摘要：摘要本文是作者看慕課網(wǎng)學(xué)習(xí)記錄筆記，內(nèi)容技術(shù)水準(zhǔn)是入門，大佬看到請輕言指點(diǎn)，手下留情介紹人工智能的基本概念和邏輯體系研究兩種麵分類算法通過運(yùn)用分類算法，實(shí)現(xiàn)只有一層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)介紹分類算法的理論基礎(chǔ)機(jī)器學(xué)習(xí)的本質(zhì)模擬人的神經(jīng)元神經(jīng)元人工神經(jīng)元

本文是作者看慕課網(wǎng)學(xué)習(xí)記錄筆記，內(nèi)容技術(shù)水準(zhǔn)是入門，大佬看到請輕言指點(diǎn)，手下留情

介紹人工智能的基本概念和邏輯體系

研究兩種麵分類算法

通過python ,運(yùn)用分類算法，實(shí)現(xiàn)只有一層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

機(jī)器學(xué)習(xí)的本質(zhì)：模擬人的神經(jīng)元

人工神經(jīng)元原理：

電信號(hào)從神經(jīng)元的交差部分（左側(cè)）輸入

進(jìn)入到細(xì)胞核（左側(cè)綠色）進(jìn)行結(jié)合到一起，進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算得出一個(gè)電信號(hào)

通過軸突（中間黃色部分）傳遞到后面的神經(jīng)末尾部分（右側(cè)）

再把電信號(hào)分解成若干個(gè)部分，傳遞給外面的神經(jīng)元

x表示傳進(jìn)來的電信號(hào)，每個(gè)x表示每個(gè)電信號(hào)；對電信號(hào)進(jìn)行弱化，弱化系數(shù)w；

弱化后的電信號(hào)傳入細(xì)胞核，綜合處理后得出唯一的電信號(hào)z；細(xì)胞核還會(huì)對電信號(hào)繼續(xù)處理（激活函數(shù)，示例單元步調(diào)函數(shù)），即數(shù)據(jù)分類行為。

向量點(diǎn)積

矩陣轉(zhuǎn)置

權(quán)重向量W,訓(xùn)練樣本Ⅹ

把權(quán)重向量初始化為0,或把每個(gè)分量初始化為[0,1]間任意小數(shù)

把訓(xùn)練樣本輸入感知器,得到分類結(jié)果(-1或1)

根據(jù)分類結(jié)果更新權(quán)重向量

預(yù)測數(shù)據(jù)特點(diǎn)可線性分割，要求可以把感知的值有一條線明確分割出來，目標(biāo)就是找到中間的分割線

初始化感知器權(quán)重向量w

訓(xùn)練樣本的電信號(hào)x輸入到感知器∑（求和），輸出求和的最終結(jié)果

求和結(jié)果輸入到步調(diào)函數(shù)（激活函數(shù)），得到結(jié)果1或-1

如果結(jié)果正確就直接輸出，錯(cuò)誤就返回回去對權(quán)重向量w進(jìn)行更新，更新之后等到新的權(quán)重向量w后

再把原有的訓(xùn)練樣本或者新的訓(xùn)練樣本結(jié)合新的權(quán)重向量w進(jìn)行結(jié)合，繼續(xù)步驟2后續(xù)操作

通過上述步驟直到所有訓(xùn)練樣本都正確輸出，達(dá)到最準(zhǔn)確的權(quán)重向量w

源碼地址：klinson/machine-learning-python

Python3.7.3

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// centos
sudo yum install tkinter
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sudo apt-get install tkinter

// cd python-path
sudo ./configure --with-tcltk-includes="-I/usr/include" --with-tcltk-libs="-L/usr/lib64 -ltcl8.5 -L/usr/lib64 -ltk8.5" --enable-optimizations
sudo make && sudo make install

文件名Perceptron.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import numpy as np

class Perceptron(object):
    """
    Perceptron
    感知器算法
    eta: 學(xué)習(xí)率
    n_iter: 權(quán)重向量的訓(xùn)練次數(shù)
    w_: 神經(jīng)分叉權(quán)重向量
    errors_: 用來記錄神經(jīng)元判斷出錯(cuò)次數(shù)
    """
    def __init__(self, eta = 0.01, n_iter = 0):
        self.eta = eta;
        self.n_iter = n_iter;
        pass

    def fit(self, X, y):
        """
        權(quán)重更新算法
        根據(jù)輸入樣本，進(jìn)行神經(jīng)元培訓(xùn)，x是輸入樣本向量，y對應(yīng)樣本分類

        X:shape[n_samples, n_features]
        X:[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
        n_samples: 2
        n_features: 3
        """

        # 初始化權(quán)重為0
        # 加一是因?yàn)榍懊嫠惴ㄌ岬降膚0，是步調(diào)函數(shù)閾值
        self.w_ = np.zeros(1 + X.shape[1]);
        self.errors_ = [];

        for _ in range(self.n_iter):
            errors = 0;
            """
            X:[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
            y:[1, -1]
            zip(X, y) = [[1, 2, 3, 1], [4, 5, 6, -1]]
            target = 1 / -1
            """
            for xi, target in zip(X, y):
                """
                update = n(成功率) * (y - y")，結(jié)果為0表示預(yù)測正確
                target: y，預(yù)定結(jié)果
                self.predict(xi): y", 對xi進(jìn)行預(yù)測結(jié)果
                """
                update = self.eta * (target - self.predict(xi));
                

                """
                xi 是一個(gè)向量
                update * xi 等級：
                [▽w(1) = x[1] * update, ▽w(2) = x[2] * update, ▽w(n) = x[n] * update]
                """
                self.w_[1:] += update * xi;

                # 更新閾值
                self.w_[0] += update;

                errors += int(update != 0.0)
                self.errors_.append(errors);
                pass
            pass
        pass

    def net_input(self, X):
        """
        實(shí)現(xiàn)向量點(diǎn)積
        z = W0*x0+W1*x1+...+Wn*xn;
        """

        return np.dot(X, self.w_[1:] + self.w_[0])
        pass

    def predict(self, X):
        # 計(jì)算xn所屬于的分類，先進(jìn)行點(diǎn)積，再進(jìn)行判斷
        return np.where(self.net_input(X) >= 0.0, 1, -1);
        pass    

文件名main.py

# -*- coding: utf-8 -*-
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.colors import ListedColormap
import numpy as np
from Perceptron import Perceptron


def plot_decision_regions(X, y, classifier, resolution=0.02):
    #畫圖劃線分割

    markers = ["s", "x", "o", "v"];
    colors= ["red", "blue", "lightred", "gray", "cyan"]
    cmap = ListedColormap(colors[:len(np.unique(y))]);

    x1_min, x1_max = X[:, 0].min() - 1, X[:, 0].max();
    x2_min, x2_max = X[:, 1].min() - 1, X[:, 1].max();

    #print(x1_min, x1_max, x2_min, x2_max);

    # 根據(jù)數(shù)據(jù)最大最小值構(gòu)建向量,差值resolution
    xx1, xx2 = np.meshgrid(np.arange(x1_min, x1_max, resolution), np.arange(x2_min, x2_max, resolution))
    #print(np.arange(x1_min, x1_max, resolution).shape, np.arange(x1_min, x1_max, resolution), xx1.shape, xx1)

    z = classifier.predict(np.array([xx1.ravel(), xx2.ravel()]).T);

    z = z.reshape(xx1.shape);
    plt.contourf(xx1, xx2, z, alpha=0.4, cmap=cmap)
    plt.xlim(xx1.min(), xx1.max())
    plt.ylim(xx2.min(), xx2.max())

    for idx,cl in enumerate(np.unique(y)):
        plt.scatter(x=X[y==cl, 0], y=X[y==cl, 1], alpha=0.8, c=cmap(idx), marker=markers[idx], label=cl)
        pass

    plt.xlabel("花瓣長度");
    plt.ylabel("花徑長度");
    plt.legend(loc="upper left");
    plt.show();
    pass


# 讀取文件
file = "./examples.csv";
df = pd.read_csv(file, header=None);
# print(df.head(10))

# 處理第4列表
y = df.loc[0: 100, 4].values;
y = np.where(y == "Tris-setosa", -1, 1);
# print(y)

# 講第0和2列取出來分析
X = df.iloc[0: 100, [0, 2]].values;
# print(X)

# 對數(shù)據(jù)可視化
"""
plt.scatter(X[:5, 0], X[:5, 1], color="red", marker="o", label="setosa"),;
plt.scatter(X[5:10, 0], X[5:10, 1], color="blue", marker="x", label="versicolor");
plt.xlabel("花瓣長度");
plt.ylabel("花徑長度");
plt.legend(loc="upper left");
plt.show();
"""

# 訓(xùn)練
ppn = Perceptron(eta=0.1, n_iter=10);
ppn.fit(X, y)

"""
# 訓(xùn)練輸出
plt.plot(range(1, len(ppn.errors_) + 1), ppn.errors_, marker="o");
plt.xlabel("Epochs");
plt.ylabel("錯(cuò)誤分類次數(shù)");
plt.show();
"""

# 繪制分割圖
plot_decision_regions(X, y, ppn, resolution=0.02)

文件名examples.csv

2.1,3.5,2.7,0.2,Tris-setosa
3.1,2.6,2.6,0.2,Tris-setosa
2.1,5.5,3.4,0.5,Tris-setosa
3.1,5.2,2.9,0.2,Tris-setosa
3.1,3.4,2.3,0.3,Tris-setosa
3.1,2.3,2.1,0.2,Tris-setosa
4.7,3.5,1.4,0.2,Tris-versicolor
4.3,7.3,1.1,0.1,Tris-versicolor
4.1,4.5,1.4,0.2,Tris-versicolor
4.4,4.2,1.3,0.3,Tris-versicolor

$ python main.py 

未完待續(xù)，敬請期待