R语言——实验4-人工神经网络
带包实现:
rm(list=ls())
setwd("C:/Users/Administrator/Desktop/R语言与数据挖掘作业/实验4-人工神经网络") Data=read.csv("sales_data.csv")[,2:5] library(nnet)
colnames(Data)<-c("x1","x2","x3","y") model1=nnet(y~.,data=Data,size=6,decay=5e-4,maxit=1000) pred=predict(model1,Data[,1:3],type="class")
(p=sum(as.numeric(pred==Data$y))/nrow(Data)) table(Data$y,pred) prop.table(table(Data$y,pred),1)
2. 深入理解BP人工神经网络算法,并用R语言实现该算法
自己打出一个简单的神经网络
rm(list=ls())
#install.packages("sampling")
library(sampling)
setwd("C:/Users/Administrator/Desktop/R语言与数据挖掘作业/实验4-人工神经网络") data("iris")
#as.numeric(data[,5])
#这里我们按照每种“Species”抽取3/5个样本进行抽样。
n=round(3/5*nrow(iris)/3) sub_train=strata(iris,stratanames=("Species"),size=rep(n,3),method="srswor") head(sub_train) data_train=iris[sub_train$ID_unit,]
data_test=iris[-sub_train$ID_unit,]
dim(data_train)
dim(data_test) #保存数据集
write.csv(data_train,"./iris_data_train.csv")
write.csv(data_test,"./iris_data_test.csv") #对data_train归一化处理
#colnames()
data_train$Sepal.Length=(data_train$Sepal.Length-min(data_train$Sepal.Length))*1.0/
(max(data_train$Sepal.Length)-min(data_train$Sepal.Length)) data_train$Sepal.Width=(data_train$Sepal.Width-min(data_train$Sepal.Width))*1.0/
(max(data_train$Sepal.Width)-min(data_train$Sepal.Width)) data_train$Petal.Length=(data_train$Petal.Length-min(data_train$Petal.Length))*1.0/
(max(data_train$Petal.Length)-min(data_train$Petal.Length)) data_train$Petal.Width=(data_train$Petal.Width-min(data_train$Petal.Width))*1.0/
(max(data_train$Petal.Width)-min(data_train$Petal.Width)) #4个输入,5个的隐藏层,3个输出层
#第一块连接的地方需要4*5个w,5个a,第二块需要5*3个w,5个b f<-function(x)
{
x=1*1.0/(1+exp(-1*x))
return(x)
} #定义训练次数
global_time=100 #定义学习率
learning_rate=1.8 #随机生成第一块的w1
w1=matrix(sample((0:100)*1.0/100,size=20),4,5)
a1=matrix(sample((0:100)*1.0/100,size=5),1,5) w2=matrix(sample((0:100)*1.0/100,size=15),5,3)
a2=matrix(sample((0:100)*1.0/100,size=3),1,3) #遍历每一条数据,每扔进一条数据就调参数
for(time in 1:global_time)
{
for(i in 1:length(data_train$Species))
{
#1*4
x1=matrix(c(data_train$Sepal.Length[i],data_train$Sepal.Width[i],data_train$Petal.Length[i],data_train$Petal.Width[i]),1,4) #矩阵相乘 %*%
#得到经过第一个隐藏层的输出,也就是最后输出层的输入
x2=f(x1%*%w1-a1) #得到最后的输出层,是1*3的矩阵
x3=f(x2%*%w2-a2) #把标签变成1*3的矩阵
y=matrix(0.1,1,3)
if(data_train$Species[i]=="setosa" ){y[1]=0.9}
if(data_train$Species[i]=="versicolor"){y[2]=0.9}
if(data_train$Species[i]=="virginica"){y[3]=0.9}
#与标签比较调参,输出层的误差项为output*(1-output)*(y-output)
#print(y)
#print(data_train$Species[i])
cha=x3*(1-x3)*(y-x3)
#cat("loss",mean(cha))
#print("")
#更新隐藏层和输出层之间的w2,dw2=w2+learning_rate * cha * xi
#通过x2(竖着),t-o(横着)相乘得到5*3的矩阵和w2相加来更新
tx2=t(x2)
dw2=learning_rate * (tx2 %*% cha)
#把之前的w2存下来,之后更新要用
before_w2=w2
w2=w2+dw2 #更新输入层和隐藏层之间的w1,dw1=w1+learning_rate * cha * xi
#隐藏层的误差项不是直接得到的,需要通过后一层的误差项计算,为(和(cha1*wi))
#隐藏层的误差项为 w2(5*3) %*% cha(3*1),的cha2(5*1),注:用的是每更新前的w2
cha2 = before_w2 %*% t(cha)
tx1=t(x1)
dw1=learning_rate * (tx1 %*% t(cha2))
w1=w1+dw1 }
} #看看拟合度
SUM=length(data_train$Species)
right=0
for(i in 1:length(data_train$Species))
{
#1*4
x1=matrix(c(data_train$Sepal.Length[i],data_train$Sepal.Width[i],data_train$Petal.Length[i],data_train$Petal.Width[i]),1,4) #矩阵相乘 %*%
#得到经过第一个隐藏层的输出,也就是最后输出层的输入
x2=f(x1%*%w1-a1) #得到最后的输出层,是1*3的矩阵
x3=f(x2%*%w2-a2)
print(x3) y1=matrix(c(0.9,0.1,0.1),1,3)
y2=matrix(c(0.1,0.9,0.1),1,3)
y3=matrix(c(0.1,0.1,0.9),1,3) # cha11=x3*(1-x3)*(y1-x3)
# cha22=x3*(1-x3)*(y2-x3)
# cha33=x3*(1-x3)*(y3-x3)
cha11=(y1-x3)
cha22=(y2-x3)
cha33=(y3-x3) cha1=0
cha2=0
cha3=0 for(j in 1:3)
{
cha1=cha1+abs(cha11[j])
cha2=cha2+abs(cha22[j])
cha3=cha3+abs(cha33[j])
} micha=min(cha1,cha2,cha3)
#cat("micha",micha,"\n")
#cat("cha1",cha1,"\n")
#cat("cha2",cha2,"\n")
#cat("cha3",cha3,"\n") if(micha==cha1 & data_train$Species[i]=="setosa") {print(1)
right=right+1}
if(micha==cha2 & data_train$Species[i]=="versicolor"){print(2)
right=right+1}
if(micha==cha3 & data_train$Species[i]=="virginica") {print(3)
right=right+1}
} print("拟合度为:")
print((right*1.0/SUM))
print("sum")
print(SUM)
print("right")
print(right) #训练结束,看看参数
print("w1")
print(w1)
print("w2")
print(w2) data_test$Sepal.Length=(data_test$Sepal.Length-min(data_test$Sepal.Length))*1.0/
(max(data_test$Sepal.Length)-min(data_test$Sepal.Length)) data_test$Sepal.Width=(data_test$Sepal.Width-min(data_test$Sepal.Width))*1.0/
(max(data_test$Sepal.Width)-min(data_test$Sepal.Width)) data_test$Petal.Length=(data_test$Petal.Length-min(data_test$Petal.Length))*1.0/
(max(data_test$Petal.Length)-min(data_test$Petal.Length)) data_test$Petal.Width=(data_test$Petal.Width-min(data_test$Petal.Width))*1.0/
(max(data_test$Petal.Width)-min(data_test$Petal.Width)) #用测试数据测试一下准确率如何 SUM=length(data_test$Species)
right=0 for(i in 1:length(data_test$Species))
{
#1*4
x1=matrix(c(data_test$Sepal.Length[i],data_test$Sepal.Width[i],data_test$Petal.Length[i],data_test$Petal.Width[i]),1,4) #矩阵相乘 %*%
#得到经过第一个隐藏层的输出,也就是最后输出层的输入
x2=f(x1%*%w1-a1) #得到最后的输出层,是1*3的矩阵
x3=f(x2%*%w2-a2) cha11=(y1-x3)
cha22=(y2-x3)
cha33=(y3-x3) cha1=0
cha2=0
cha3=0 for(j in 1:3)
{
cha1=cha1+abs(cha11[j])
cha2=cha2+abs(cha22[j])
cha3=cha3+abs(cha33[j])
} micha=min(cha1,cha2,cha3)
#cat("micha",micha,"\n")
#cat("cha1",cha1,"\n")
#cat("cha2",cha2,"\n")
#cat("cha3",cha3,"\n") if(micha==cha1 & data_test$Species[i]=="setosa") {print(1)
right=right+1}
if(micha==cha2 & data_test$Species[i]=="versicolor"){print(2)
right=right+1}
if(micha==cha3 & data_test$Species[i]=="virginica") {print(3)
right=right+1}
} print("accuracy:")
print((right*1.0/SUM))
cat("right",right)
print("")
cat("SUM",SUM)
2. 带包实现BP人工神经完成iris
rm(list=ls())
#install.packages("sampling")
library(nnet)
library(sampling) setwd("C:/Users/Administrator/Desktop/R???????????ฺพ???าต/สต??4-?หน?????????") data("iris") iris$Sepal.Length=(iris$Sepal.Length-min(iris$Sepal.Length))*1.0/
(max(iris$Sepal.Length)-min(iris$Sepal.Length)) iris$Sepal.Width=(iris$Sepal.Width-min(iris$Sepal.Width))*1.0/
(max(iris$Sepal.Width)-min(iris$Sepal.Width)) iris$Petal.Length=(iris$Petal.Length-min(iris$Petal.Length))*1.0/
(max(iris$Petal.Length)-min(iris$Petal.Length)) iris$Petal.Width=(iris$Petal.Width-min(iris$Petal.Width))*1.0/
(max(iris$Petal.Width)-min(iris$Petal.Width)) n=round(3/5*nrow(iris)/3) sub_train=strata(iris,stratanames=("Species"),size=rep(n,3),method="srswor")
head(sub_train)
colnames(iris)<-c("x1","x2","x3","x4","y") data_train=iris[sub_train$ID_unit,]
data_test=iris[-sub_train$ID_unit,]
dim(data_train)
dim(data_test) model1=nnet(y~.,data=data_train,size=6,decay=5e-5,maxit=1000)
pred=predict(model1,data_test[,1:4],type="class")
P=sum(as.numeric(pred==data_test$y))/nrow(data_test)
cat("accuracy",P*100,"%\n")
table(data_test$y,pred)
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