利用深度神经网络,实现图片中手写体数字识别的代码,并将结果打印出来 用第三方库gzip进行数据加载,考察数据组成格式,并用第三方matplotlib库选定数据及标签,绘制可视化图像,再通过numpy数组处理,将图像像素标准化到均值为0,方差为1.0的取值范围,通过numpy数组处理,将所有样本集标签按照后续神经网路训练要求(如:打包成batch)打包,如:将每张图像及其对应标签打包成2-tupple作为一个样本,所有样本组成一个大的list列表。 根据问题,基于MLP架构,设计神经网路参数,如:网络输入

首先,我们可以使用深度神经网络来实现手写体数字识别。以下是一个示例代码:

“`python
import gzip
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 加载数据
def load_data():
with gzip.open(‘mnist.pkl.gz’, ‘rb’) as f:
train_data, valid_data, test_data = pickle.load(f, encoding=’latin1′)
return train_data, valid_data, test_data

# 可视化图像
def visualize_data(images, labels):
fig, axes = plt.subplots(2, 5, figsize=(10, 4))
for i, ax in enumerate(axes.flat):
ax.imshow(images[i].reshape(28, 28), cmap=’binary’)
ax.set_xticks([])
ax.set_yticks([])
ax.set_title(labels[i])
plt.show()

# 标准化图像像素
def normalize_data(data):
mean = np.mean(data)
std = np.std(data)
normalized_data = (data – mean) / std
return normalized_data

# 打包样本
def pack_samples(images, labels):
samples = [(image, label) for image, label in zip(images, labels)]
return samples

# 设计神经网络参数
input_size = 784 # 输入层大小(28×28)
hidden_size = 128 # 隐藏层大小
output_size = 10 # 输出层大小(0-9的数字)

# 加载数据
train_data, valid_data, test_data = load_data()

# 可视化部分数据
visualize_data(train_data[0][:10], train_data[1][:10])

# 标准化数据
train_images = normalize_data(train_data[0])
train_labels = train_data[1]

# 打包样本
train_samples = pack_samples(train_images, train_labels)

# MLP神经网络
class MLP:
def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size):
self.input_size = input_size
self.hidden_size = hidden_size
self.output_size = output_size
# 初始化权重和偏置
self.weights1 = np.random.randn(self.input_size, self.hidden_size)
self.bias1 = np.zeros(self.hidden_size)
self.weights2 = np.random.randn(self.hidden_size, self.output_size)
self.bias2 = np.zeros(self.output_size)

def forward(self, x):
# 前向传播
self.hidden_layer = np.dot(x, self.weights1) + self.bias1
self.hidden_activation = self.sigmoid(self.hidden_layer)
self.output_layer = np.dot(self.hidden_activation, self.weights2) + self.bias2
self.output_activation = self.softmax(self.output_layer)
return self.output_activation

def sigmoid(self, x):
return 1 / (1 + np.exp(-x))

def softmax(self, x):
exps = np.exp(x – np.max(x))
return exps / np.sum(exps, axis=1, keepdims=True)

def train(self, x, y, learning_rate=0.1):
# 反向传播和参数更新
output = self.forward(x)
error = output – y
grad_output = error / x.shape[0]
grad_weights2 = np.dot(self.hidden_activation.T, grad_output)
grad_bias2 = np.sum(grad_output, axis=0)
grad_hidden = np.dot(grad_output, self.weights2.T) * self.sigmoid_derivative(self.hidden_layer)
grad_weights1 = np.dot(x.T, grad_hidden)
grad_bias1 = np.sum(grad_hidden, axis=0)

self.weights2 -= learning_rate * grad_weights2
self.bias2 -= learning_rate * grad_bias2
self.weights1 -= learning_rate * grad_weights1
self.bias1 -= learning_rate * grad_bias1

def sigmoid_derivative(self, x):
return self.sigmoid(x) * (1 – self.sigmoid(x))

# 创建MLP模型
model = MLP(input_size, hidden_size, output_size)

# 训练模型
for epoch in range(10):
for image, label in train_samples:
image = image.reshape(1, -1)
label = np.eye(output_size)[label].reshape(1, -1)
model.train(image, label)

# 测试模型
test_images = normalize_data(test_data[0])
test_labels = test_data[1]
correct = 0
for image, label in zip(test_images, test_labels):
image = image.reshape(1, -1)
output = model.forward(image)
prediction = np.argmax(output)
if prediction == label:
correct += 1

accuracy = correct / len(test_labels)
print("测试集准确率:", accuracy)
“`

这段代码使用了MNIST数据集进行手写体数字识别。首先,通过`load_data`函数加载数据集,然后使用`visualize_data`函数可视化部分数据。接下来,使用`normalize_data`函数对图像像素进行标准化处理。然后,使用`pack_samples`函数将图像和标签打包成样本。接着,定义了一个MLP类作为神经网络模型,包括前向传播、反向传播和参数更新的方法。最后,创建MLP模型并进行训练和测试。

请注意,这只是一个简单的示例代码,实际应用中可能需要进行更多的调优和改进。

利用深度神经网络,实现图片中手写体数字识别的代码,并将结果打印出来 用第三方库gzip进行数据加载,考察数据组成格式,并用第三方matplotlib库选定数据及标签,绘制可视化图像,再通过numpy数组处理,将图像像素标准化到均值为0,方差为1.0的取值范围,通过numpy数组处理,将所有样本集标签按照后续神经网路训练要求(如:打包成batch)打包,如:将每张图像及其对应标签打包成2-tupple作为一个样本,所有样本组成一个大的list列表,根据问题,基于MLP架构,设计神经网路参数,如:网络输入、输

入层的节点数、隐藏层的节点数、输出层的节点数、激活函数的选择、损失函数的选择等。然后使用tensorflow或者pytorch等深度学习框架搭建神经网络模型,进行训练和测试。

以下是一个示例代码,用于实现手写体数字识别:

“`python
import gzip
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import tensorflow as tf

# 加载数据
def load_data():
with gzip.open(‘mnist_data.gz’, ‘rb’) as f:
data = np.frombuffer(f.read(), np.uint8, offset=16)
data = data.reshape(-1, 28, 28)
return data

# 可视化图像
def visualize_data(data):
plt.figure(figsize=(10, 10))
for i in range(25):
plt.subplot(5, 5, i+1)
plt.imshow(data[i], cmap=’gray’)
plt.axis(‘off’)
plt.show()

# 数据预处理
def preprocess_data(data):
data = data.astype(‘float32’) / 255.0
data = (data – np.mean(data)) / np.std(data)
return data

# 打包数据
def pack_data(data):
packed_data = []
for i in range(len(data)):
packed_data.append((data[i], i % 10)) # 假设标签就是数字本身
return packed_data

# 构建神经网络模型
def build_model():
model = tf.keras.Sequential([
tf.keras.layers.Flatten(input_shape=(28, 28)),
tf.keras.layers.Dense(128, activation=’relu’),
tf.keras.layers.Dense(10, activation=’softmax’)
])
model.compile(optimizer=’adam’,
loss=’sparse_categorical_crossentropy’,
metrics=[‘accuracy’])
return model

# 训练模型
def train_model(model, data):
x_train = np.array([sample[0] for sample in data])
y_train = np.array([sample[1] for sample in data])
model.fit(x_train, y_train, epochs=10, batch_size=32)

# 测试模型
def test_model(model, data):
x_test = np.array([sample[0] for sample in data])
y_test = np.array([sample[1] for sample in data])
loss, accuracy = model.evaluate(x_test, y_test)
print(‘Test loss:’, loss)
print(‘Test accuracy:’, accuracy)

# 主函数
def main():
data = load_data()
visualize_data(data)
preprocessed_data = preprocess_data(data)
packed_data = pack_data(preprocessed_data)
model = build_model()
train_model(model, packed_data)
test_model(model, packed_data)

if __name__ == ‘__main__’:
main()
“`

请注意,上述代码仅为示例,实际应用中可能需要根据具体情况进行调整和优化。

假设现在有一个二分类问题,需要用机器学习模型来预测样本类别,请讨论为什么在极端非平衡样本集的分类问题中,准确率没有太大的参考意义

在极端非平衡样本集的分类问题中,准确率没有太大的参考意义,主要是因为准确率无法反映出模型的真实性能。具体原因如下:

1. 假设我们有一个二分类问题,其中正样本占比仅为1%,如果我们使用一个简单的模型,将所有样本都预测为负样本,那么准确率将会达到99%。但是这个模型显然是无用的,因为它无法识别出任何一个正样本。

2. 在极端非平衡样本集的分类问题中,我们通常更关心的是模型的召回率和精确率。召回率反映了模型能够正确识别出正样本的能力,而精确率反映了模型在预测正样本时的准确性。因此,我们需要关注模型的召回率和精确率,而不是准确率。

3. 在极端非平衡样本集的分类问题中,我们通常需要使用一些特殊的评估指标,例如F1-score、AUC等,来评估模型的性能。这些指标能够更好地反映出模型在不同类别之间的平衡性,从而更准确地评估模型的性能。

因此,在极端非平衡样本集的分类问题中,准确率并不是一个很好的评估指标,我们需要使用其他更合适的指标来评估模型的性能。

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