一个用于二分类任务的单隐层神经网络的实现

    
        标签：
        
            Others
        
    发布于：2020-07-17 13:24:29
    编辑于：2022-11-15 13:07:40
    浏览量：1306

        """
title: 一个用于二分类任务的单隐层神经网络的实现
description: Coursera Deep Learning Course Week 3 Homework
tags: 
- Others
"""

def initialize_parameters(n_x, n_h, n_y):
    np.random.seed(2)
    W1 = np.random.randn(n_h, n_x) * 0.01
    b1 = np.random.randn(n_h, 1) * 0.01
    W2 = np.random.randn(n_y, n_h) * 0.01
    b2 = np.random.randn(n_y, 1) * 0.01
    parameters = {"W1": W1,
                  "b1": b1,
                  "W2": W2,
                  "b2": b2}
    
    return parameters

def forward_propagation(X, parameters):
    W1 = parameters["W1"]
    b1 = parameters["b1"]
    W2 = parameters["W2"]
    b2 = parameters["b2"]
    Z1 = W1.dot(X) + b1;
    A1 = np.tanh(Z1)
    Z2 = W2.dot(A1) + b2;
    A2 = sigmoid(Z2)
    cache = {"Z1": Z1,
             "A1": A1,
             "Z2": Z2,
             "A2": A2}
    
    return A2, cache

def backward_propagation(parameters, cache, X, Y):
    m = X.shape[1]
    W1 = parameters["W1"]
    W2 = parameters["W2"]
    A1 = cache["A1"]
    A2 = cache["A2"]
    dZ2 = A2 - Y
    dW2 = dZ2.dot(A1.T) / m
    db2 = np.sum(dZ2, axis=1, keepdims=True) / m
    dZ1 = W2.T.dot(dZ2) * (1 - np.power(A1, 2))
    dW1 = dZ1.dot(X.T) / m
    db1 = np.sum(dZ1, axis=1, keepdims=True) / m
    grads = {"dW1": dW1,
             "db1": db1,
             "dW2": dW2,
             "db2": db2}
    
    return grad

def compute_cost(A2, Y, parameters):
    m = Y.shape[1]
    logprobs = np.log(A2) * Y + np.log(1 - A2) * (1 - Y);
    cost = - np.sum(logprobs) / m;
    cost = float(np.squeeze(cost))
    
    return cost

def update_parameters(parameters, grads, learning_rate = 1.2):
    W1 = parameters["W1"]
    b1 = parameters["b1"]
    W2 = parameters["W2"]
    b2 = parameters["b2"]
    dW1 = grads["dW1"]
    db1 = grads["db1"]
    dW2 = grads["dW2"]
    db2 = grads["db2"]
    W1 -= learning_rate * dW1
    b1 -= learning_rate * db1
    W2 -= learning_rate * dW2
    b2 -= learning_rate * db2
    parameters = {"W1": W1,
                  "b1": b1,
                  "W2": W2,
                  "b2": b2}
    
    return parameters

def nn_model(X, Y, n_h, num_iterations = 10000, print_cost=False):
    np.random.seed(3)
    n_x = layer_sizes(X, Y)[0]
    n_y = layer_sizes(X, Y)[2]
    parameters = initialize_parameters(n_x, n_h, n_y)
    for i in range(0, num_iterations):
        A2, cache = forward_propagation(X, parameters)
        cost = compute_cost(A2, Y, parameters)
        grads = backward_propagation(parameters, cache, X, Y)
        parameters = update_parameters(parameters, grads)
        if print_cost and i % 1000 == 0:
            print ("Cost after iteration %i: %f" %(i, cost))
    return parameters

def predict(parameters, X):
    A2, cache = forward_propagation(X, parameters)
    predictions = A2 >= 0.5
    return predictions