Deeplearning.ai Course-1 Week-4 Programming Assignment1

前言:

文章以Andrew Ng 的 deeplearning.ai 视频课程为主线,记录Programming Assignments 的实现过程。相对于斯坦福的CS231n课程,Andrew的视频课程更加简单易懂,适合深度学习的入门者系统学习!

这次的作业主要针对的是如何系统构建多层神经网络,如何实现模块化编程,从而实现程序的复用,提高使用效率,具有很高的参考价值。

1.1 Outline of the Assignment

首先看一下整个神经网络的结构,涉及到前向传播和反向传播,对神经网络的训练过程有一个直观的认识:

1.2 Initialize L-layer Neural Network

下面是初始化多层神经网络参数的代码实现:

def initialize_parameters_deep(layer_dims):

np.random.seed(3)

parameters = {}

L = len(layer_dims)         

for l in range(1, L):

parameters['W' + str(l)] = np.random.randn(layer_dims[l],layer_dims[l-1])*0.01

parameters['b' + str(l)] = np.zeros((layer_dims[l],1))

assert(parameters['W' + str(l)].shape == (layer_dims[l], layer_dims[l-1]))

assert(parameters['b' + str(l)].shape == (layer_dims[l], 1))

return parameters

1.3 Forward propagation module

前向过程包括:

1.3.1 LINEAR

1.3.2 LINEAR -> ACTIVATION where ACTIVATION will be either ReLU or Sigmoid.

1.3.3[LINEAR -> RELU]××(L-1) -> LINEAR -> SIGMOID (whole model)

三个部分的代码如下所示:

1.3.1

def linear_forward(A, W, b):

Z = np.dot(W,A)+b

assert(Z.shape == (W.shape[0], A.shape[1]))

cache = (A, W, b)

return Z, cache

1.3.2

def linear_activation_forward(A_prev, W, b, activation):

if activation == "sigmoid":

Z, linear_cache = linear_forward(A_prev, W, b)

A, activation_cache = sigmoid(Z)

elif activation == "relu":

# Inputs: "A_prev, W, b". Outputs: "A, activation_cache".

Z, linear_cache = linear_forward(A_prev, W, b)

A, activation_cache = relu(Z)

assert (A.shape == (W.shape[0], A_prev.shape[1]))

cache = (linear_cache, activation_cache)

return A, cache

1.3.3

def L_model_forward(X, parameters):

caches = []

A = X

L = len(parameters) // 2               

for l in range(1, L):

A_prev = A

A, cache = linear_activation_forward(A_prev, parameters["W"+str(l)], parameters["b"+str(l)], "relu")

caches.append(cache)

AL, cache = linear_activation_forward(A, parameters["W"+str(L)], parameters["b"+str(L)], "sigmoid")

caches.append(cache)

assert(AL.shape == (1,X.shape[1]))

return AL, caches

1.4 Cost Function

def compute_cost(AL, Y):

m = Y.shape[1]

cost = -1/m*np.sum(Y*np.log(AL)+(1-Y)*np.log(1-AL))

cost = np.squeeze(cost)      # To make sure your cost's shape is what we expect (e.g. this turns [[17]] into 17).

assert(cost.shape == ())

return cost

1.5 Backward propagation module

后向过程包括3个部分:Linear Backward,Linear-Activation backward 和 L-Model Backward

1.5.1 Linear Backward

def linear_backward(dZ, cache):

A_prev, W, b = cache

m = A_prev.shape[1]

dW = 1/m*np.dot(dZ,A_prev.T)

db = 1/m*np.sum(dZ,axis=1,keepdims=True)

dA_prev = np.dot(W.T,dZ)

assert (dA_prev.shape == A_prev.shape)

assert (dW.shape == W.shape)

assert (db.shape == b.shape)

return dA_prev, dW, db

1.5.2 Linear-Activation backward

计算公式为:

def linear_activation_backward(dA, cache, activation):

linear_cache, activation_cache = cache

if activation == "relu":

dZ = relu_backward(dA, activation_cache)

dA_prev, dW, db = linear_backward(dZ, linear_cache)

elif activation == "sigmoid":

dZ = sigmoid_backward(dA, activation_cache)

dA_prev, dW, db = linear_backward(dZ, linear_cache)

return dA_prev, dW, db

1.5.3 L-Model Backward

def L_model_backward(AL, Y, caches):

grads = {}

L = len(caches)

m = AL.shape[1]

Y = Y.reshape(AL.shape)

dAL = np.divide(1-Y,1-AL)-np.divide(Y,AL)

current_cache = caches[L-1]

grads["dA" + str(L)], grads["dW" + str(L)], grads["db" + str(L)] = linear_activation_backward(dAL, current_cache, "sigmoid")

for l in reversed(range(L-1)):

current_cache = caches[l]

dA_prev_temp, dW_temp, db_temp = linear_activation_backward(grads["dA"+str(l+2)], current_cache, "relu")

grads["dA" + str(l + 1)] = dA_prev_temp

grads["dW" + str(l + 1)] = dW_temp

grads["db" + str(l + 1)] = db_temp

return grads

1.6 Update Parameters

最后是update weight和bias

def update_parameters(parameters, grads, learning_rate):

L = len(parameters) // 2 # number of layers in the neural network

for l in range(L):

parameters["W" + str(l+1)] = parameters["W"+str(l+1)]-learning_rate*grads["dW"+str(l+1)]

parameters["b" + str(l+1)] = parameters["b"+str(l+1)]-learning_rate*grads["db"+str(l+1)]

return parameters

最后附上我作业的得分,表示我程序没有问题,如果觉得我的文章对您有用,请随意打赏,我将持续更新Deeplearning.ai的作业!


最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,456评论 5 477
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,370评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,337评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,583评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,596评论 5 365
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,572评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,936评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,595评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,850评论 1 297
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,601评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,685评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,371评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,951评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,934评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,167评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 43,636评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,411评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容