手写数字识别 神经网络 C++ 实现(三:ex4的实现)

2023-10-20 01:32

本文主要是介绍手写数字识别 神经网络 C++ 实现(三:ex4的实现),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

 

实现基本架构类

Part 1: Loading and Visualizing Data 

Part 2: Loading Parameters

Part 3: Compute Cost (Feedforward) 

Part 4: Implement Regularization

Part 5: Sigmoid Gradient

 Part 6: Initializing Pameters

Part 7: Implement Backpropagation

Part 8: Training NN

完整代码:


实现基本架构类

#include <core/core.hpp>    
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>  
#include <fstream>
#include <ostream>
#include <typeinfo>
#include <time.h>
using namespace std;
using namespace cv; 
class Nnetwork{
public:int visibleSize, hiddenSize, outputSize, layer_num;double lambda, cost, a;Mat data,//inputpre_data,pre_outp,outp,//output*b, *W, *bgrad, *Wgrad, *active_value, *test_Wgrad, *test_bgrad, *av;void initParam();Nnetwork();Nnetwork(int visiblesize, int hiddensize, int outpsize, int layernums, double lambda) :visibleSize(visiblesize),hiddenSize(hiddensize),outputSize(outpsize),layer_num(layernums),lambda(lambda){initParam();}Mat sigmoid(Mat matrix);double sigmoid(double num);Mat mat_exp(Mat r);Mat mat_log(Mat r);void forward_propagation();void showimage(Mat data, int pic_size, int num);void test_readdata();void test_readlabel();void test_load_Param();void test_nncost_1();void test_nncost_2();double test_nncost_3(int lambda, Mat *active_value, Mat *b, Mat *W);Mat sigmoidGradient(Mat inp);void writeMatToFile(cv::Mat& m, const char* filename);void computeNumericalGradient();Mat debugInitializeWeights(int fan_out, int fan_in);void checkNNGradients();void train();double predict();double pre_dict();void before_train();
};

Part 1: Loading and Visualizing Data 

Part 2: Loading Parameters

参见上一节:https://blog.csdn.net/Runner_of_nku/article/details/88815894

Part 3: Compute Cost (Feedforward) 

Part 4: Implement Regularization

这一步的前向传播是读取的上一节中的参数,我们需要实现的是代价函数,代码如下:

	void test_nncost_1(){delete[]active_value;active_value = new Mat[2];int data_size = outp.rows;active_value[0] = repeat(b[0], 1, data_size);active_value[1] = repeat(b[1], 1, data_size);active_value[0] = sigmoid(W[0]*data.t()+active_value[0]);active_value[1] = sigmoid(W[1]*active_value[0] + active_value[1]);Mat yk = Mat::zeros(10, data_size, CV_64FC1);for (int i = 0; i < data_size; i++)yk.at<double>(int(outp.at<double>(i, 0))-1,i) = 1;double J = sum((-1 * yk).mul(mat_log(active_value[1])) - (1 - yk).mul(mat_log(1 - active_value[1])))[0]/data_size;cout << "Cost at parameters (loaded from ex4weights)\n(this value should be about 0.287629)\n" << J<<endl;lambda=1;J += lambda / 2 / data_size * (sum(W[0].mul(W[0]))[0] + sum(W[1].mul(W[1]))[0]);cout << "Cost at parameters (loaded from ex4weights)\n(this value should be about 0.383770)\n" << J<<endl;cost = J;Mat delta3 = (active_value[1] - yk);Mat tem = (delta3.t()*W[1]).t();Mat delta2 = tem.mul(active_value[0]).mul(1 - active_value[0]);Wgrad[1] = delta3*active_value[0].t() / data_size + lambda*W[1] / data_size;Wgrad[0] = delta2*data / data_size + lambda*W[0] / data_size;bgrad[1] = Mat(delta3.rows, 1, CV_64FC1, Scalar::all(0));bgrad[0] = Mat(delta2.rows, 1, CV_64FC1, Scalar::all(0));reduce(delta3, bgrad[1], 1, 1);reduce(delta2, bgrad[0], 1, 1);}

Part 5: Sigmoid Gradient

这一节很简单,实现sigmoid函数的求导,我们在实际计算的时候可以直接写sigmoid(x)*(1-sigmoid(x))即可

 Part 6: Initializing Pameters

ex4中的随机数是直接给出了0.12,实际上这个0.12是怎么算出来的呢:

sqrt(6) / sqrt(hiddenSize + visibleSize + 1) ≈ 0.12

	void initParam(){a = 0.2;b = new Mat[layer_num];W = new Mat[layer_num];b[0] = Mat(hiddenSize, 1, CV_64FC1, Scalar(0));b[layer_num - 1] = Mat(outputSize, 1, CV_64FC1, Scalar(0));W[0] = Mat(hiddenSize, visibleSize, CV_64FC1);W[layer_num - 1] = Mat(outputSize, hiddenSize, CV_64FC1);for (int i = 1; i < layer_num - 1; i++){W[i] = Mat(hiddenSize, hiddenSize, CV_64FC1);b[i] = Mat(hiddenSize, 1, CV_64FC1, Scalar(0));}double r = sqrt(6) / sqrt(hiddenSize + visibleSize + 1);for (int i = 0; i < layer_num; i++){randu(W[i], Scalar::all

这篇关于手写数字识别 神经网络 C++ 实现(三:ex4的实现)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/243731

相关文章

Python使用python-can实现合并BLF文件

《Python使用python-can实现合并BLF文件》python-can库是Python生态中专注于CAN总线通信与数据处理的强大工具,本文将使用python-can为BLF文件合并提供高效灵活... 目录一、python-can 库:CAN 数据处理的利器二、BLF 文件合并核心代码解析1. 基础合

Python使用OpenCV实现获取视频时长的小工具

《Python使用OpenCV实现获取视频时长的小工具》在处理视频数据时,获取视频的时长是一项常见且基础的需求,本文将详细介绍如何使用Python和OpenCV获取视频时长,并对每一行代码进行深入解析... 目录一、代码实现二、代码解析1. 导入 OpenCV 库2. 定义获取视频时长的函数3. 打开视频文

golang版本升级如何实现

《golang版本升级如何实现》:本文主要介绍golang版本升级如何实现问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录golanwww.chinasem.cng版本升级linux上golang版本升级删除golang旧版本安装golang最新版本总结gola

SpringBoot中SM2公钥加密、私钥解密的实现示例详解

《SpringBoot中SM2公钥加密、私钥解密的实现示例详解》本文介绍了如何在SpringBoot项目中实现SM2公钥加密和私钥解密的功能,通过使用Hutool库和BouncyCastle依赖,简化... 目录一、前言1、加密信息(示例)2、加密结果(示例)二、实现代码1、yml文件配置2、创建SM2工具

Mysql实现范围分区表(新增、删除、重组、查看)

《Mysql实现范围分区表(新增、删除、重组、查看)》MySQL分区表的四种类型(范围、哈希、列表、键值),主要介绍了范围分区的创建、查询、添加、删除及重组织操作,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解... 目录一、mysql分区表分类二、范围分区(Range Partitioning1、新建分区表:2、分

MySQL 定时新增分区的实现示例

《MySQL定时新增分区的实现示例》本文主要介绍了通过存储过程和定时任务实现MySQL分区的自动创建,解决大数据量下手动维护的繁琐问题,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... mysql创建好分区之后,有时候会需要自动创建分区。比如,一些表数据量非常大,有些数据是热点数据,按照日期分区MululbU

MySQL中查找重复值的实现

《MySQL中查找重复值的实现》查找重复值是一项常见需求,比如在数据清理、数据分析、数据质量检查等场景下,我们常常需要找出表中某列或多列的重复值,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... 目录技术背景实现步骤方法一:使用GROUP BY和HAVING子句方法二:仅返回重复值方法三:返回完整记录方法四:

IDEA中新建/切换Git分支的实现步骤

《IDEA中新建/切换Git分支的实现步骤》本文主要介绍了IDEA中新建/切换Git分支的实现步骤,通过菜单创建新分支并选择是否切换,创建后在Git详情或右键Checkout中切换分支,感兴趣的可以了... 前提:项目已被Git托管1、点击上方栏Git->NewBrancjsh...2、输入新的分支的

Python实现对阿里云OSS对象存储的操作详解

《Python实现对阿里云OSS对象存储的操作详解》这篇文章主要为大家详细介绍了Python实现对阿里云OSS对象存储的操作相关知识,包括连接,上传,下载,列举等功能,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录一、直接使用代码二、详细使用1. 环境准备2. 初始化配置3. bucket配置创建4. 文件上传到os

关于集合与数组转换实现方法

《关于集合与数组转换实现方法》:本文主要介绍关于集合与数组转换实现方法,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录1、Arrays.asList()1.1、方法作用1.2、内部实现1.3、修改元素的影响1.4、注意事项2、list.toArray()2.1、方