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使用python,绘制美观的神经网络图像

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前言:

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大家好,今天要讲的内容是使用python,绘制美观的神经网络。

在这篇文章中,会讨论如何使用python中的networkx库,绘制美观且标准的神经网络。

具体来说,会根据指定的层和节点数量,绘制不同结构的神经网络。

networkx库可以用来创建和操作图类型的数据结构,其中包括无向图、有向图、带权图等等。

神经网络可以看做是一种图数据结构,因此可以使用networkx库创建,并进行可视化的操作。

绘制一个2层网络

来看下面这个例子:

我们希望画出一个2层网络,输入层有2个节点,输出层有3个节点。

前面一层的节点会向后面一层的节点,连接一条边。

代码如下:

首先,需提前安装好networkx库,然后在代码中导入networkx和matplotlib。

然后使用DiGraph创建一个有向图G。

我们要绘制的网络,包括了5个节点,第1层的节点编号为1、2,第2层的是3、4、5,我们使用add_edge,从1向3、4、5,从2向3、4、5,连接一条边。

为了让绘制的图像看起来像一个神经网络,我们需要为这5个节点设置坐标。

创建字典pos,字典的key是节点的名称,字典的value,是节点所在位置。

例如,我们希望1号和2号节点在一列,3、4、5在一列,因此设置1和2的x坐标为0,3、4、5的x坐标为1。

另外,我们希望同一组中的节点,可以均匀的分布在同一列上,所以我们将1和2的y坐标,设置为0.25与0.75,3、4、5的y坐标设置为0.2、0.5和0.8。

按照这样的方式,设置神经网络节点的摆放位置,再将它们画在画板上,就可以展现美观的神经网络了。

最后使用nx.draw函数进行绘制。

其中G是要绘制的图,pos是图中节点的坐标,with_labels = True,代表绘制节点的名称。

node_color和edgecolor是节点和边的颜色。

linewidths和width是节点和边的粗细。node_size是节点的大小。

运行程序,就得到了一个2层神经网络。

根据参数,绘制三层神经网络

接着,我们实现一个更加通用的绘制神经网络的代码:

设置函数draw_network_digraph,它可以根据传入的输入层、隐藏层、输出层的神经元数量,绘制对应的神经网络。

在函数中,首先创建一个图G。然后使用循环连接,输入层和隐藏层之间的边,隐藏层和输出层之间的边。

接着计算每个节点的坐标pos:

在计算时,三层节点的横坐标x,直接设置为0、1、2就可以了。

节点的纵坐标,需要分别设置为i - input_num / 2、i - hidden_num / 2、i - output_num / 2。

这样做的目的是,根据每一层的节点数量,将节点从中间,向两边分布。

例如,第1层有3个节点,横坐标是0,纵坐标是-1.5、-0.5和0.5。

最后调用nx.draw,绘制神经网络。

在main函数中,我们可以多尝试几组参数,绘制不同结构的神经网络。

那么到这里,使用python,绘制美观的神经网络就讲完了,感谢大家的观看,我们下节课再会。

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