动手实现感知器

样例程序:

from functools import reduce

class Perceptron(object):
    def __init__(self, input_num, activator):
        ‘‘‘
        初始化感知器,设置输入参数的个数,以及激活函数。
        激活函数的类型为double -> double
        ‘‘‘
        self.activator = activator
        # 权重向量初始化为0
        self.weights = [0.0 for _ in range(input_num)]
        # 偏置项初始化为0
        self.bias = 0.0
    def __str__(self):
        ‘‘‘
        打印学习到的权重、偏置项
        ‘‘‘
        return ‘weights\t:%s\nbias\t:%f\n‘ % (self.weights, self.bias)
    def predict(self, input_vec):
        ‘‘‘
        输入向量,输出感知器的计算结果
        ‘‘‘
        # 把input_vec[x1,x2,x3...]和weights[w1,w2,w3,...]打包在一起
        # 变成[(x1,w1),(x2,w2),(x3,w3),...]
        # 然后利用map函数计算[x1*w1, x2*w2, x3*w3]
        # 最后利用reduce求和
        print("predict")
        print(input_vec)
        print(self.weights)
        print(zip(input_vec, self.weights))
        return self.activator(
            reduce(lambda a, b: a + b,
                   map(lambda x_w: x_w[0] * x_w[1],
                       zip(input_vec, self.weights))
                , 0.0) + self.bias)
    def train(self, input_vecs, labels, iteration, rate):
        ‘‘‘
        输入训练数据:一组向量、与每个向量对应的label;以及训练轮数、学习率
        ‘‘‘
        for i in range(iteration):
            self._one_iteration(input_vecs, labels, rate)
    def _one_iteration(self, input_vecs, labels, rate):
        ‘‘‘
        一次迭代,把所有的训练数据过一遍
        ‘‘‘
        # 把输入和输出打包在一起,成为样本的列表[(input_vec, label), ...]
        # 而每个训练样本是(input_vec, label)
        print("_one_iteration")
        print(input_vecs)
        print(labels)
        samples = zip(input_vecs, labels)
        print(samples)
        # 对每个样本,按照感知器规则更新权重
        for (input_vec, label) in samples:
            # 计算感知器在当前权重下的输出
            print(input_vec)
            output = self.predict(input_vec)
            # 更新权重
            self._update_weights(input_vec, output, label, rate)
    def _update_weights(self, input_vec, output, label, rate):
        ‘‘‘
        按照感知器规则更新权重
        ‘‘‘
        # 把input_vec[x1,x2,x3,...]和weights[w1,w2,w3,...]打包在一起
        # 变成[(x1,w1),(x2,w2),(x3,w3),...]
        # 然后利用感知器规则更新权重
        delta = label - output
        #print("_update_weights")
        #print(input_vec)
        #print(self.weights)
        #print(rate)
        #print(delta)
        #for each in zip(input_vec, self.weights)
            #print(each)
        #for a,b in zip(input_vec, self.weights):
            #print(‘a: %f‘ % a)
            #print(‘b: %f‘ % b)
        self.weights = [w + rate * delta * x for x,w in zip(input_vec, self.weights)]
        # 更新bias
        self.bias += rate * delta

继续:

def f(x):
    ‘‘‘
    定义激活函数f
    ‘‘‘
    return 1 if x > 0 else 0
def get_training_dataset():
    ‘‘‘
    基于and真值表构建训练数据
    ‘‘‘
    # 构建训练数据
    # 输入向量列表
    input_vecs = [[1,1], [0,0], [1,0], [0,1]]
    # 期望的输出列表,注意要与输入一一对应
    # [1,1] -> 1, [0,0] -> 0, [1,0] -> 0, [0,1] -> 0
    labels = [1, 0, 0, 0]
    return input_vecs, labels
def train_and_perceptron():
    ‘‘‘
    使用and真值表训练感知器
    ‘‘‘
    # 创建感知器,输入参数个数为2(因为and是二元函数),激活函数为f
    p = Perceptron(2, f)
    # 训练,迭代10轮, 学习速率为0.1
    input_vecs, labels = get_training_dataset()
    p.train(input_vecs, labels, 10, 0.1)
    #返回训练好的感知器
    return p
if __name__ == ‘__main__‘:
    # 训练and感知器
    and_perception = train_and_perceptron()
    # 打印训练获得的权重
    print(and_perception)
    # 测试
    print(‘1 and 1 = %d‘ % and_perception.predict([1, 1]))
    print(‘0 and 0 = %d‘ % and_perception.predict([0, 0]))
    print(‘1 and 0 = %d‘ % and_perception.predict([1, 0]))
    print(‘0 and 1 = %d‘ % and_perception.predict([0, 1]))

自己实现的部分:

class Perceptron(object):#8

    def __init__(self):#9
        self.w = [0,0]
        self.b = [0]

    def get(self):#10
        return self.w,self.b

    def getw(self):#13
        return self.w

    def getb(self):#14
        return self.b

    def setw(self,x):#15
        self.w = x

    def setb(self,x):#16
        self.b[0] = x

    def activator(self,x):#12
        if x>0:
            return 1
        else:
            return 0

    def predict(self,x):#11
        results = self.activator(self.w[0]*x[0]+self.w[1]*x[1]+self.b[0])
        return results

继续:

def produce():#2
    #inputs=([0,0],[0,1],[1,0],[1,1])
    #labels=(0,0,0,1)
    inputs=[[1,1],[0,0],[0,1],[1,0],[1,1]]
    labels=[1,0,0,0,1]
    print(inputs)
    print(labels)
    return inputs,labels

‘‘‘
def init():#3
    w = [0,0]
    b = [0]
    print(w)
    print(b)
    return w,b
‘‘‘

def deprecated():#4
    inputs,labels = produce()
    w,b = init()
    #results = map(lambda x: w*x,inputs)
    ‘‘‘
    print(inputs)
    print(w)
    for each in zip(inputs,w)
        print(each[0])
        print(each[1])
    results = map(lambda x: x[0]*x[1],zip(inputs,w))
    print(results)
    ‘‘‘
    #print([0,1]*[1,1])

    ‘‘‘
def activator(x):#5
    if x>0:
        return x
    else:
        return 0
    ‘‘‘

    ‘‘‘
def predict():#6
    inputs,labels = produce()
    w,b = init()
    results = []
    for each in inputs:
        #print(type(w[0]))
        #print(type(each[0]))
        results.append(activator(w[0]*each[0]+w[1]*each[1]+b[0]))
    #print(results)
    return results
    ‘‘‘

‘‘‘
def predict(x):#7
    w,b = init()
    return results = activator(w[0]*x[0]+w[1]*x[1]+b[0])
‘‘‘

def one_iteration(inputs,p):#17
    for i in range(len(inputs)):
        #print(inputs[i])
        #print("labels: %d" % labels[i])
        delta = labels[i]-p.predict(inputs[i])
        delta_w = map(lambda x: 0.1 * delta * x, inputs[i]) #0.1 * delta * inputs[i]
        delta_b = 0.1 * delta
        #print(list(delta_w))
        delta_w = list(delta_w)
        #print(delta_b)
        #delta_b = delta_b[0]#list(delta_b)
        w_tmp=[]
        w_tmp.append(p.getw()[0]+delta_w[0])
        w_tmp.append(p.getw()[1]+delta_w[1])
        p.setw(w_tmp)
        p.setb(p.getb()[0]+delta_b)

def train(inputs,p,epoch):#18
    for i in range(epoch):
        one_iteration(inputs,p)
        #print("iteration:%d" % i)
        #print(p.getw())
        #print("b:%f" % p.getb()[0])

if __name__ == ‘__main__‘:#1
    #results = predict()
    inputs,labels = produce()
    p = Perceptron()
    epoch = 1
    train(inputs,p,epoch)
    #print(p.getw())
    #print(p.getb())
    print("1 and 1 :%d" % p.predict([1,1]))
    #delta = map(lambda x:x[1]-x[0],zip(results,labels))
    #print(list(delta))

输出:

[[1, 1], [0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]]
[1, 0, 0, 0, 1]
1 and 1 :1

参考:

https://www.cnblogs.com/ratels/p/11427328.html

原文地址:https://www.cnblogs.com/ratels/p/11432655.html

时间: 2024-08-01 00:32:27

动手实现感知器的相关文章

Deep Learning之感知器(1)

What is deep learning? 在人工智能领域,有一个方法叫机器学习.在机器学习这个方法里,有一类算法叫神经网络.神经网络如下图所示: 上图中每个圆圈都是一个神经元,每条线表示神经元之间的连接.我们可以看到,上面的神经元被分成了多层,层与层之间的神经元有连接,而层内之间的神经元没有连接.最左边的层叫做输入层,这层负责接收输入数据:最右边的层叫输出层,我们可以从这层获取神经网络输出数据.输入层和输出层之间的层叫做隐藏层. 隐藏层比较多(大于2)的神经网络叫做深度神经网络.而深度学习,

多层感知器学习

1.多层感知器简介 多层感知器(MLP)可以看做一个逻辑回归,不过它的输入要先进行一个非线性变换,这样数据就被映射到线性可分的空间了,这个空间我们称为隐藏层.通常单层隐藏层就可以作为一个感知器了,其结构如下图所示: 这里输入层首先通过权重矩阵和偏置得到总输出值并且通过tanh函数作一个非线性变换就可以得到hidden layer,然后从hidden layer到output layer可以使用之前的逻辑回归进行操作. 这里我们同样使用SGD算法来对参数进行更新,参数共有四个,分别是input-h

机器学习 —— 基础整理(六):线性判别函数——感知器、松弛算法、Ho-Kashyap算法

本文简单整理了以下内容: (一)线性判别函数与广义线性判别函数 (二)感知器 (三)松弛算法 (四)Ho-Kashyap算法 (一)线性判别函数与广义线性判别函数 一.线性判别函数 这篇总结继续关注分类问题.假设判别函数(Discriminant function)的参数形式已知,用训练的方法直接根据样本估计判别函数的参数.线性判别函数的形式为: $$g(\textbf x)=\textbf w^{\top}\textbf x+w_0$$ $\textbf x\in \mathbb R^d$ 是

Stanford大学机器学习公开课(三):局部加权回归、最小二乘的概率解释、逻辑回归、感知器算法

(一)局部加权回归 通常情况下的线性拟合不能很好地预测所有的值,因为它容易导致欠拟合(under fitting).如下图的左图.而多项式拟合能拟合所有数据,但是在预测新样本的时候又会变得很糟糕,因为它导致数据的 过拟合(overfitting),不符合数据真实的模型.如下图的右图. 下面来讲一种非参数学习方法——局部加权回归(LWR).为什么局部加权回归叫做非参数学习方法呢?首先,参数学习方法是这样一种方法:在训练完成所有数据后得到一系列训练参数,然后根据训练参数来预测新样本的值,这时不再依赖

Rosenblatt感知器详解

在学习了机器学习十大算法之后,我决定将目光投向神经网络,从而攀登深度学习的高峰.这条险路的第一个拦路虎就是Rosenblatt感知器.为什么这么说呢?不仅是因为它开拓性的贡献——感知器是第一个从算法上完整描述的神经网络,而Rosenblatt感知器是感知器作为监督学习的第一个模型.还因为学习Rosenblatt感知器能够帮助了解神经元的结构.信息流的传递以及知识的学习和存储,从而打开看待问题的全新视角——模拟人脑解决问题.当然,仅仅如此的话,它只能说是可口的羔羊,谈不上拦路的猛虎.自然是在理解这

神经网络与人工智能No1-Rosenblatt感知器

     直入正题,首先要确定的是Rosenblatt感知器的应用范围是线性可分模型(通俗的讲就是在N维空间中存在一个超平面可以将整个模型一分为二)其作用就是分类,由一个具有可调突触权值和偏置的神经元组成. 模式:事务的标准样式. 感知器:感知器模型(神经元)+感知器算法(收敛). 建立在一个神经元上的感知器只能完成两类的模式分类,扩展多个神经元可完成多类的模式分类.

感知器与梯度下降

声明:本文由Ronny发表在http://www.cnblogs.com/ronny/p/ann_01.html ,如需转载请注明出处 一.前言 1,什么是神经网络? 人工神经网络(ANN)又称神经网络(NN),它是一种受生物学启发而产生的一种模拟人脑的学习系统.它通过相互连结的结点构成一个复杂的网络结构,每一个结点都具有多个输入和一个输出,并且该结点与其他结点以一个权重因子相连在一起.通俗来说,神经网络是一种学习器,给它一组输入,它会得到一组输出,神经网络里的结点相互连结决定了输入的数据在里面

人工神经网络之感知器算法

感知器作为人工神经网络中最基本的单元,有多个输入和一个输出组成.虽然我们的目的是学习很多神经单元互连的网络,但是我们还是需要先对单个的神经单元进行研究. 感知器算法的主要流程: 首先得到n个输入,再将每个输入值加权,然后判断感知器输入的加权和最否达到某一阀值v,若达到,则通过sign函数输出1,否则输出-1. 为了统一表达式,我们将上面的阀值v设为-w0,新增变量x0=1,这样就可以使用w0x0+w1x1+w2x2+…+wnxn>0来代替上面的w1x1+w2x2+…+wnxn>v.于是有: 从

Coursera机器学习基石 第2讲:感知器

第一讲中我们学习了一个机器学习系统的完整框架,包含以下3部分:训练集.假设集.学习算法 一个机器学习系统的工作原理是:学习算法根据训练集,从假设集合H中选择一个最好的假设g,使得g与目标函数f尽可能低接近.H称为假设空间,是由一个学习模型的参数决定的假设构成的一个空间.而我们这周就要学习一个特定的H——感知器模型. 感知器模型在神经网络发展历史中占有特殊地位,并且是第一个具有完整算法描述的神经网络学习算法(称为感知器学习算法:PLA).这个算法是由一位心理学家Rosenblatt在1958年提出