matlab处理手写识别问题
初学神经网络算法--梯度下降、反向传播、优化(交叉熵代价函数、L2规范化) 柔性最大值(softmax)还未领会其要义,之后再说
有点懒,暂时不想把算法重新总结,先贴一个之前做过的反向传播的总结ppt
其实python更好实现些,不过我想好好学matlab,就用matlab写了
然后是算法源码,第一个啰嗦些,不过可以帮助理解算法
- function bpback1(ny,eta,mini_size,epoch)
- %ny:隐藏层为1层,神经元数目为ny;eta:学习速率;mini_size:最小采样;eopch:迭代次数
- %该函数为梯度下降+反向传播
- %images
- [numimages,images]=bpimages('train-images.idx3-ubyte');
- [n_test,test_data_x]=bpimages('t10k-images.idx3-ubyte');
- %labels
- [numlabels,labels]=bplabels('train-labels.idx1-ubyte');
- [n_test,test_data_y]=bplabels('t10k-labels.idx1-ubyte');
- %init w/b
- %rand('state',sum(100*clock));
- %ny=30;eta=0.01;mini_size=10;
- w1=randn(ny,784);
- b1=randn(ny,1);
- w2=randn(10,ny);
- b2=randn(10,1);
- for epo=1:epoch
- for nums=1:numimages/mini_size
- for num=(nums-1)*mini_size+1:nums*mini_size
- x=images(:,num);
- y=labels(:,num);
- net2=w1*x; %input of net2
- for i=1:ny
- hidden(i)=1/(1+exp(-net2(i)-b1(i)));%output of net2
- end
- net3=w2*hidden'; %input of net3
- for i=1:10
- o(i)=1/(1+exp(-net3(i)-b2(i)));%output of net3
- end
- %back
- for i=1:10
- delta3(i)=(y(i)-o(i))*o(i)*(1-o(i));%delta of net3
- end
- for i=1:ny
- delta2(i)=delta3*w2(:,i)*hidden(i)*(1-hidden(i));%delta of net2
- end
- %updata w/b
- for i=1:10
- for j=1:ny
- w2(i,j)=w2(i,j)+eta*delta3(i)*hidden(j)/mini_size;
- end
- end
- for i=1:ny
- for j=1:784
- w1(i,j)=w1(i,j)+eta*delta2(i)*x(j)/mini_size;
- end
- end
- for i=1:10
- b2(i)=b2(i)+eta*delta3(i);
- end
- for i=1:ny
- b1(i)=b1(i)+eta*delta2(i);
- end
- end
- end
- %calculate sum of error
- %accuracy
- sum0=0;
- for i=1:1000
- x0=test_data_x(:,i);
- y0=test_data_y(:,i);
- a1=[];
- a2=[];
- s1=w1*x0;
- for j=1:ny
- a1(j)=1/(1+exp(-s1(j)-b1(j)));
- end
- s2=w2*a1';
- for j=1:10
- a2(j)=1/(1+exp(-s2(j)-b2(j)));
- end
- a2=a2';
- [m1,n1]=max(a2);
- [m2,n2]=max(y0);
- if n1==n2
- sum0=sum0+1;
- end
- %e=o'-y;
- %sigma(num)=e'*e;
- sigma(i)=sumsqr(a2-y0); %代价为误差平方和
- end
- sigmas(epo)=sum(sigma)/(2*1000);
- fprintf('epoch %d:%d/%d\n',epo,sum0,1000);
- end
- plot(sigmas);
- xlabel('epoch');
- ylabel('cost on the training_data');
- end
- function bpback2(ny,eta,mini_size,epoch,numda)
- %ny:隐藏层为1层,神经元数目为ny;eta:学习速率;mini_size:最小采样;eopch:迭代次数
- %bpback的优化,包括L2规范化、交叉熵代价函数的引入---结果证明该优化非常赞!
- %images
- [numimages,images]=bpimages('train-images.idx3-ubyte');
- [n_test,test_data_x]=bpimages('t10k-images.idx3-ubyte');
- %labels
- [numlabels,labels]=bplabels('train-labels.idx1-ubyte');
- [n_test,test_data_y]=bplabels('t10k-labels.idx1-ubyte');
- %init w/b
- %ny=30;eta=0.05;mini_size=10;epoch=10;numda=0.1;
- rand('state',sum(100*clock));
- w1=randn(ny,784)/sqrt(784);
- b1=randn(ny,1);
- w2=randn(10,ny)/sqrt(ny);
- b2=randn(10,1);
- for epo=1:epoch
- for nums=1:numimages/mini_size
- for num=(nums-1)*mini_size+1:nums*mini_size
- x=images(:,num);
- y=labels(:,num);
- net2=w1*x; %input of net2
- hidden=1./(1+exp(-net2-b1));%output of net2
- net3=w2*hidden; %input of net3
- o=1./(1+exp(-net3-b2));%output of net3
- %back
- delta3=(y-o);%delta of net3 由于交叉熵代价函数的引入,偏导被消去
- delta2=w2'*delta3.*(hidden.*(1-hidden));%delta of net2
- %updata w/b
- w2=w2*(1-eta*numda/numimages)+eta*delta3*hidden'/mini_size; %L2规范化
- w1=w1*(1-eta*numda/numimages)+eta*delta2*x'/mini_size;
- b2=b2+eta*delta3/mini_size;
- b1=b1+eta*delta2/mini_size;
- end
- end
- %calculate sum of error
- %accuracy
- sum0=0;
- for i=1:1000
- x0=test_data_x(:,i);
- y0=test_data_y(:,i);
- a1=[];
- a2=[];
- a1=1./(1+exp(-w1*x0-b1));
- a2=1./(1+exp(-w2*a1-b2));
- [m1,n1]=max(a2);
- [m2,n2]=max(y0);
- if n1==n2
- sum0=sum0+1;
- end
- %e=o'-y;
- %sigma(num)=e'*e;
- sigma(i)=m2*log(m1)+(1-m2)*log(1-m1); %计算代价cost
- end
- sigmas(epo)=-sum(sigma)/1000; %cost求和
- fprintf('epoch %d:%d/%d\n',epo,sum0,1000);
- end
- plot(sigmas);
- xlabel('epoch');
- ylabel('cost on the training_data');
- end
好好学习,天天向上,话说都没有表情用,果然是程序猿的世界,我还是贴个表情吧
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