这篇文章主要介绍了python机器学习之神经网络的示例分析,具有一定借鉴价值,感兴趣的朋友可以参考下,希望大家阅读完这篇文章之后大有收获,下面让小编带着大家一起了解一下。
python可以做什么
Python是一种编程语言,内置了许多有效的工具,Python几乎无所不能,该语言通俗易懂、容易入门、功能强大,在许多领域中都有广泛的应用,例如最热门的大数据分析,人工智能,Web开发等。
手写数字识别算法
import pandas as pdimport numpy as npfrom sklearn.neural_network import MLPRegressor #从sklearn的神经网络中引入多层感知器data_tr = pd.read_csv('BPdata_tr.txt') # 训练集样本data_te = pd.read_csv('BPdata_te.txt') # 测试集样本X=np.array([[0.568928884039633],[0.379569493792951]]).reshape(1, -1)#预测单个样本#参数:hidden_layer_sizes中间层的个数 activation激活函数默认relu f(x)= max(0,x)负值全部舍去,信号相应正向传播效果好#random_state随机种子,max_iter最大迭代次数,即结束,learning_rate_init学习率,学习速度,步长model = MLPRegressor(hidden_layer_sizes=(10,), activation='relu',random_state=10, max_iter=8000, learning_rate_init=0.3) # 构建模型,调用sklearn实现神经网络算法model.fit(data_tr.iloc[:, :2], data_tr.iloc[:, 2]) # 模型训练(将输入数据x,结果y放入多层感知器拟合建立模型) .iloc是按位置取数据pre = model.predict(data_te.iloc[:, :2]) # 模型预测(测试集数据预测,将实际结果与预测结果对比)pre1 = model.predict(X)#预测单个样本,实际值0.467753075712819err = np.abs(pre - data_te.iloc[:, 2]).mean()# 模型预测误差(|预测值-实际值|再求平均)print("模型预测值:",pre,end='\n______________________________\n')print('模型预测误差:',err,end='\n++++++++++++++++++++++++++++++++\n')print("单个样本预测值:",pre1,end='\n++++++++++++++++++++++++++++++++\n')#查看相关参数。print('权重矩阵:','\n',model.coefs_) #list,length n_layers - 1,列表中的第i个元素表示对应于层i的权重矩阵。print('偏置矩阵:','\n',model.intercepts_) #list,length n_layers - 1,列表中的第i个元素表示对应于层i + 1的偏置矢量。
数字手写识别系统
#数字手写识别系统,DBRHD和MNIST是数字手写识别的数据集import numpy as np # 导入numpy工具包from os import listdir # 使用listdir模块,用于访问本地文件from sklearn.neural_network import MLPClassifier #从sklearn的神经网络中引入多层感知器#自定义函数,将图片转换成向量def img2vector(fileName): retMat = np.zeros([1024], int) # 定义返回的矩阵,大小为1*1024 fr = open(fileName) # 打开包含32*32大小的数字文件 lines = fr.readlines() # 读取文件的所有行 for i in range(32): # 遍历文件所有行 for j in range(32): # 并将01数字存放在retMat中 retMat[i * 32 + j] = lines[i][j] return retMat#自定义函数,获取数据集def readDataSet(path): fileList = listdir(path) # 获取文件夹下的所有文件 numFiles = len(fileList) # 统计需要读取的文件的数目 dataSet = np.zeros([numFiles, 1024], int) # 用于存放所有的数字文件juzheng hwLabels = np.zeros([numFiles, 10]) # 用于存放对应的one-hot标签(每个文件都对应一个10列的矩阵) for i in range(numFiles): # 遍历所有的文件 filePath = fileList[i] # 获取文件名称/路径 digit = int(filePath.split('_')[0]) # 通过文件名获取标签,split返回分割后的字符串列表 hwLabels[i][digit] = 1.0 # 将对应的one-hot标签置1 .one-hot编码,又称独热编码、一位有效编码.one-hot向量将类别变量转换为机器学习算法易于利用的一种形式的过程,这个向量的表示为一项属性的特征向量,也就是同一时间只有一个激活点(不为0),这个向量只有一个特征是不为0的,其他都是0,特别稀疏。 dataSet[i] = img2vector(path + '/' + filePath) # 读取文件内容 return dataSet, hwLabels#读取训练数据,并训练模型train_dataSet, train_hwLabels = readDataSet('trainingDigits')#参数:hidden_layer_sizes中间层的个数,activation激活函数 logistic:f(x)=1/(1+exp(-x))将值映射在一个0~1的范围内。#solver权重优化的求解器adam默认,用于较大的数据集,lbfgs用于小型的数据集收敛的更快效果更好。max_iter迭代次数越多越准确clf = MLPClassifier(hidden_layer_sizes=(50,),activation='logistic', solver='adam',learning_rate_init=0.001, max_iter=700)clf.fit(train_dataSet, train_hwLabels)#数据集,标签,拟合# 读取测试数据对测试集进行预测dataSet, hwLabels = readDataSet('testDigits')res = clf.predict(dataSet) #预测结果是标签([numFiles, 10]的矩阵) print("测试数据",dataSet,'\n___________________________________\n')print("测试标签",hwLabels,'\n++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++\n')print("测试结果",res)error_num = 0 # 统计预测错误的数目num = len(dataSet) # 测试集的数目for i in range(num): # 遍历预测结果 # 比较长度为10的数组,返回包含01的数组,0为不同,1为相同 # 若预测结果与真实结果相同,则10个数字全为1,否则不全为1 if np.sum(res[i] == hwLabels[i]) < 10: error_num += 1print("Total num:", num, " Wrong num:",error_num, " WrongRate:", error_num / float(num))
可视化MNIST是数字手写识别的数据集
from keras.datasets import mnist#导入数字手写识别系统的数据集import matplotlib.pyplot as plt(X_train, y_train), (X_test, y_test) = mnist.load_data()#以2*2(2行2列)图的方式展现plt.subplot(221)plt.imshow(X_train[1], cmap=plt.get_cmap('gray_r'))#白底黑字plt.subplot(222)plt.imshow(X_train[2], cmap=plt.get_cmap('gray'))#黑底白字plt.subplot(223)plt.imshow(X_train[3], cmap=plt.get_cmap('gray'))plt.subplot(224)plt.imshow(X_train[4], cmap=plt.get_cmap('gray'))# show the plotplt.show()
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