Как написать свою первую программу на python

Как написать свою первую программу на Python

Любая программа на Python — это обычный текстовый файл. Для того чтобы написать первую программу на Python, потребуется текстовый редактор.

Мы рекомендуем скачать редактор Sublime . Пользоваться им можно совершенно бесплатно. Изредка будет всплывать сообщение о том, что требуется оплата, но на начальном этапе на это можно не обращать внимание.

После установки запустите Sublime и в открывшемся окне наберите текст самой простой программы на Python для начинающих

print("Привет, мир!")

Здесь print — это функция, которая выполняет вывод текста заключенного в скобках, на экран. Стоит заметить, что закрыть скобку и поставить кавычки-обязательно, иначе в вашей программе будет ошибка, и интерпретатор не сможет ее выполнить.

Сохраните получившейся текстовый файл под именем hello.py

Чтобы проверить, как программа работает, запустите приложение терминала (командной строки). Для того чтобы сделать это в Windows, нажмите сочетание клавиш Win+R и в появившемся окне «Выполнить» введите cmd. Для запуска консоли в MacOS нажмите сочетание клавиш Command+пробел и введите Terminal в появившемся окошке spotlight.

В появившемся окне терминала нужно перейти в каталог, в котором находится сохраненный файл hello.py. Для перехода в нужный каталог используйте команду cd. Введите в строке приглашения терминала и нажмите Enter

cd путь/к папке/с программой

Если вы работаете в windows и программа сохранена в корне какого-либо диска, например диска D, наберите название диска, двоеточие и нажмите Enter

Для того чтобы запустить программу, наберите в терминале текст

python3 hello.py

если у вас MacOS или

python hello.py

если у вас Windows. Нажмите Enter.

Если все сделано правильно, то на экран будет выведена надпись

Привет, мир!

Поздравляем! Ваша первая программа написана!

Хотите выучить Python на практике?

С чего начать изучение Python: книги для начинающих

Друзья, забирайте в закладки подборку из 17 книг по Python.

Подборка поможет вам освоить язык программирования с нуля или с минимальными знаниями.
Готовы приступить к изучению Python?

Начинаем подготовку к изучению Python

Если вы не переходите на Python с другого языка программирования, а начинаете с нуля, сначала разберитесь в базовых понятиях разработки. Чтобы читать техническую литература на английском, подтяните уровень языка. В этом помогут книги:

Новички могут легко утонуть в профессиональных понятиях. Эта книга поможет разобраться в терминологии: что такое функции, функциональное и объектно-ориентированное программирование, как структурировать и развернуть программу, как хранить, управлять и обмениваться данными.

Даже если вы хорошо владеете английским, профессиональная терминология может загнать в тупик — потратите время на гугление. Этот учебник с аудиокнигой и интерактивными словарями поможет подтянуть уровень грамматики и пополнить словарный запас техническими терминами.

Учебный курс, который поможет улучшить навыки грамматики, пополнить словарный запас техническими терминами. Фишка книги — она содержит тексты и диаграммы для лучшего понимания материала, словарь современных вычислительных терминов, сокращений и символов.

Знакомимся с Python

Начните изучать язык программирования с теоретических основ — разберитесь в терминах, принципах работы языка. Для этого изучите книги:

Простая книга для введения в Python — автор объясняет основные термины, особенности языка доступным языком. Издание в основном теоретическое, из практики — руководства по созданию нескольких элементарных программ.

Опытный разработчик и преподаватель рассказывает об основных принципах разработки на примерах создания простых игр. После каждой главы автор предлагает проект игры, резюме пройденного материала и задачи для закрепления. После прочтения вы освоите базовые навыки разработки на Python и научитесь применять их на практике.

Переходим к практике

Когда разберетесь в теоретических основах, переходите на книги с практикой — реальными примерами кода, задачами, руководствами по разработке первых простых проектов:

Автор описывает основные типы объектов в Python, порядок их создания и дальнейшей работы с ними, рассказывает об основном процедурном элементе языка — функциях. После каждой главы приводит контрольные вопросы для закрепления материала, а после каждой части — практические упражнения.

Руководство по использованию Python в различных сферах — системном администрировании, создании веб-приложений и графических интерфейсов. Автор рассказывает, как работать с базами данных, программировать сетевые взаимодействия, создавать интерфейсы для сценариев и других задач.

Книга разработчика Лучано Рамальо для тех, кто уже научился писать на языке Python, но еще не использует все его возможности. Автор рассказывает о базовых средствах и библиотеках языка и приводит наглядные примеры, как сделать код короче, понятнее и быстрее.

Пошаговое руководство для новичков, которые хотят освоить язык программирования с нуля. Автор объясняет базовый синтаксис, учит работать с типами данными и переменными, классами и объектами, обрабатывать файлы и исключения.

Эта книга — полноценное руководство по Python, состоящее из четырех частей. Новичкам стоит изучить первую часть книги. Автор просто и понятно рассказывает о механизмах работы Python, как разобраться в основах языка и написать свою первую программу.

Пошаговое руководство, которое поможет освоить язык Python и применять его на практике. Автор рассказывает, как запустить первую программу, описывает переменные, типы данных, идентификаторы и делится другой полезной информацией.

Книга для новичков, которые уже освоили язык Python и хотят программировать лучше. Автор рассказывает, как использовать паттерны программирования, чтобы улучшить код, проводить распараллеливание и компиляцию программ, объясняет принципы высокоуровневого сетевого программирования и графики.

Продолжаем изучение: книги о Python по направлениям

Python можно использовать для решения многих задач — работы с сайтами, веб-приложениями, машинного обучения. Определитесь, в каком направлении хотите развиваться, и начните с профильной литературы:

Автор подробно рассказывает, как писать геоприложения. Вы научитесь получать доступ к геоданным и визуализировать их, читать и записывать данные в векторном и растровом формате, хранить и получать доступ, выполнять геопропространственные расчеты на языке Python.

Руководство, как примененять скрипты Python и веб-API, чтобы собирать и обрабатывать данные с тысяч сайтов. Будет интересна программистам и веб-администраторам, которые хотят изучить работу веб-скраперов, освоить анализ сырых данных и тестирование интерфейса.

Книга для новичков. Авторы доступно для понимания рассказывают, как строить системы машинного обучения, подробно объясняют этапы работы с применением Python и библиотек scikit-learn, NumPy и matplotlib.

Книга о Django — фреймворке для разработки веб-приложений на Python. Авторы рассказывают о компонентах фреймворка и методах работы с ним, приводят примеры применения в разных проектах.

Автор учит работать с популярным фреймворком Flask, приводит пошаговое руководство, как создать приложение социального блогинга. Узнаете возможности фреймворка, научитесь расширять приложения дополнительными технологиями.

• python
• книги по программированию
• книги по python

Как написать первую программу на Python: пошаговая инструкция и пример «Hello world»

Новичкам

На чтение 14 мин Просмотров 86 Опубликовано 12.05.2023 Обновлено 12.06.2023

Python является одним из наиболее популярных языков программирования в мире. Этот язык прост в изучении, но при этом позволяет создавать качественные и мощные программы. Начать программировать на Python очень легко, первая программу можно написать буквально за несколько минут.

Первый шаг для того, чтобы начать программировать на Python, это установить Python на свой компьютер. Python можно загрузить с официального сайта разработчика, он доступен для всех операционных систем, включая Windows, MacOS и Linux.

После установки Python нужно запустить IDLE (Integrated Development Environment), среду разработки, которая позволяет создавать, редактировать и запускать программы на Python. IDLE объединяет в себе текстовый редактор, интерпретатор Python и другие инструменты, необходимые для написания программ.

Итак, когда вы установили Python и запустили IDLE, вы готовы написать свою первую программу на Python. Программа, которая выводит на экран фразу “Hello world”, является традиционной первой программой для любого языка программирования, и Python не является исключением.

Написание первой программы на Python

При написании первой программы на языке программирования Python, многие начинающие разработчики представляют себе задачу сложной и непосильной. Однако, за основу для первой программы можно взять довольно короткий и простой сценарий “Hello world”.

Этот сценарий позволяет выводить на экран фразу “Hello world”, что дает возможность проверить правильность работы установленной среды разработки. Для написания первой программы на Python используются простые зависимости, которые подходят для работы и на многих других языках программирования.

Для того, чтобы написать свою первую программу на Python, необходимо открыть терминал и ввести команду python (в зависимости от ОС команда может отличаться). После запуска интерпретатора Python нужно ввести команду:

print(“Hello world”)

После выполнения данной команды на экране должна появиться фраза “Hello world”. Это означает, что установка среды разработки прошла успешно и вы готовы приступить к более сложным задачам.

Написание первой программы на Python лучше начинать с использования консольных утилит, которые позволяют быстро проверять результаты своей работы. Неважно, какую программу вы будете создавать в дальнейшем, навыки работы с Python пригодятся вам в любом проекте.

Зачем нужно уметь писать на Python

Python – это высокоуровневый язык программирования, который позволяет создавать программы и приложения для различных областей, включая веб-разработку, научные и исследовательские проекты, анализ данных, автоматизацию и многое другое.

Одной из главных причин изучения Python является его простота в освоении. Язык имеет доступную и лаконичную синтаксическую конструкцию, понятные ключевые слова и возможность написания человекопонятного кода. Это позволяет быстро начать программирование даже для тех, кто никогда этим не занимался.

Python также пользуется большой популярностью в индустрии, что делает его знание востребованным для работодателей. Многие ведущие компании, такие как Google, Facebook, Amazon и другие, используют Python в своих проектах и сервисах.

Еще одним преимуществом Python является его мощная библиотека, которая позволяет осуществлять сложные вычисления и обработку данных, а также создание веб-сайтов и веб-приложений.

Вывод: знание Python может помочь в улучшении карьеры, расширении профессиональных навыков, а также упрощении многих задач в повседневной жизни. Он является хорошим выбором для тех, кто хочет начать программирование и стать частью современной индустрии и технологического прогресса.

Шаг 1: Установка интерпретатора

Python – это интерпретируемый язык программирования, который использует интерпретатор для исполнения кода. Чтобы написать и запустить код на Python, вам необходимо установить программу, которая будет интерпретировать ваш код. Эта программа называется “интерпретатор”.

Читать: Python: как присвоить тип переменной? Полное руководство для начинающих

Интерпретатор Python можно скачать с официального сайта Python. Зайдите на сайт и найдите раздел “Download”, затем выберите соответствующую версию Python для вашей операционной системы.

При установке Python на Windows будет предложено добавить Python в системную переменную PATH, чтобы вы могли запускать Python из командной строки. Если вы используете Mac или Linux, PYTHONPATH уже должен быть установлен по умолчанию, и вам не нужно заботиться об этом.

После установки Python запустите командную строку и введите команду “python” для проверки того, что Python работает правильно. Вы должны увидеть текстовый приглашение “>>>”.

Примечание: Если вы используете Linux или Mac, для запуска Python может понадобиться использовать команду “python3”, вместо простой команды “python”. Это связано с тем, что в этих операционных системах может быть предустановлен Python 2.x, который устарел и не рекомендуется для использования в новых проектах.

Выбор версии Python

Перед началом программирования на Python важно определиться с версией этого языка. На текущий момент существует две основные версии – Python 2 и Python 3. Различия между ними достаточно значительные, поэтому версия, выбранная для программирования, имеет огромное значение.

Python 2 – это более старая версия, обновленная в последний раз в 2010 году, но все еще широко используемая. Она предоставляет несколько устаревшие, но по-прежнему полезные библиотеки и модули, которые не переписаны для Python 3. Тем не менее, она устарела и больше не получает обновлений безопасности.

Python 3 – это современная версия языка, выпущенная в 2008 году. Эта версия имеет множество улучшений, таких как упрощенная обработка строк, более строгие правила языка и многие другие улучшения. Python 3 также имеет новые библиотеки и модули, которые не доступны в Python 2.

При выборе версии Python важно учитывать конкретные требования к проекту. Если нужна какая-то устаревшая библиотека, работающая только в Python 2, выбор повышает шансы на успех. В определенных случаях Python 2 может быть более подходящим выбором.

В целом, для новых проектов рекомендуется использовать Python 3, так как это современная и более совершенная версия языка. Однако, если у вас есть конкретные требования, вам, возможно, придется использовать Python 2.

Установка Python на Windows или macOS

Python – это язык программирования, который может быть использован для разработки многочисленных приложений. Если вы хотите начать программировать на Python, первым шагом является установка языка на свой компьютер.

Установка Python на Windows очень проста. Перейдите на официальный сайт Python и загрузите последнюю версию для Windows. Запустите загрузочный файл и следуйте инструкциям мастера установки. Не забудьте добавить Python в переменную окружения PATH, чтобы иметь возможность запускать Python из любого места на вашем компьютере.

Для установки Python на macOS вам нужно загрузить последнюю версию Python для macOS с официального сайта. После завершения загрузки откройте пакет установки и следуйте инструкциям мастера. В конце установки, вы также можете добавить Python в вашу переменную окружения PATH.

Независимо от того, какой операционной системой вы пользуетесь, важно выбрать правильную версию Python для вашей машины. Python существует в двух версиях – Python 2 и Python 3. Если вы начинаете программировать на Python, рекомендуется загрузить последнюю версию Python 3.

Важно установить Python на ваш компьютер, чтобы начать использовать этот язык для разработки приложений.

Шаг 2: Запуск интерпретатора

Перед тем, как написать первую программу на Python и увидеть результат, необходимо запустить интерпретатор языка. Существует несколько способов запуска интерпретатора на вашем компьютере.

Первый способ – использовать командную строку в операционной системе. Для этого необходимо открыть командную строку (в Windows это составная часть панели управления), ввести команду “python” и нажать Enter. Если на компьютере установлена несколько версий Python, то необходимо указать конкретную версию, например “python3”. После этого запустится интерактивная консоль, в которой можно писать и выполнять Python код.

Второй способ – использовать графическую среду разработки (IDLE) для Python. Это бесплатная и простая в использовании программа, которая включена в стандартную поставку Python. IDLE обеспечивает простой и удобный интерфейс для написания программ на Python, а также позволяет сохранять и запускать их внутри среды.

Читать: Docker compose events: мониторинг состояния Docker контейнеров

Третий способ – использовать онлайн-интерпретаторы Python, которые доступны в Интернете. Они позволяют запускать Python код из любого места, где есть доступ к Интернету, без необходимости устанавливать Python на компьютер.

Выберите подходящий для вас способ запуска интерпретатора, чтобы приступить к написанию своей первой программы на Python.

Запуск интерпретатора в консоли

Для того, чтобы начать работать с языком программирования Python и написать свою первую программу, необходимо запустить интерпретатор в консоли. Для этого нужно:

1. Открыть командную строку. Если вы используете операционную систему Windows, то открыть ее можно, нажав на Windows+R и набрав cmd. Для пользователей Mac OS и Linux нужно открыть терминал.
2. Написать команду python. После этого интерпретатор запустится и в консоли появится приглашение >>>.
3. Теперь можно написать свою первую программу. Начнем с простой программы, которая выводит на экран строку “Hello world”. Для этого нужно написать следующий код:

print("Hello world")

После этого нужно нажать Enter и в консоли появится строка “Hello world”. Таким образом, мы успешно запустили интерпретатор Python и написали свою первую программу. Дальше можно продолжать изучение языка и создавать все более сложные программы.

Запуск интерпретатора в среде разработки

Python – это интерпретируемый язык программирования, который может быть запущен в интерактивной среде. Для того чтобы начать работу с Python в среде разработки, нужно открыть окно командной строки в Windows или терминал в Unix или macOS и ввести команду “python”.

Однако, более удобным является использование среды разработки, которая предоставляет возможность запускать Python интерпретатор непосредственно внутри среды, а также другие полезные функции, такие как автодополнение, отладка и просмотр документации.

Существует несколько популярных сред разработки, которые поддерживают Python, таких как PyCharm, Visual Studio, Jupyter Notebook и другие. Каждая среда имеет свои особенности и требования, но в общем процесс запуска интерпретатора в среде разработки выглядит одинаково.

Чтобы запустить интерпретатор Python в среде разработки, нужно создать новый проект, и в нем создать новый файл с расширением “.py”. Затем открыть этот файл и ввести команду “print(“Hello, world!”)”. Далее нужно нажать на кнопку запуска (обычно это зеленая стрелка), и интерпретатор Python выполнит эту команду и выведет на экран текст “Hello, world!”.

Таким образом, запуск интерпретатора Python в среде разработки довольно прост и обеспечивает множество полезных функций для разработки программ на этом языке.

Шаг 3: Написание и запуск программы

Теперь, когда у вас есть установленный Python и выбранный редактор кода, вы готовы написать свою первую программу на Python!

Программа, которую мы напишем, выведет на экран знакомое каждому программисту сообщение “Hello world”. Для этого нужно ввести всего одну строку кода:

print(“Hello world”)

Сохраните эту строку в файл с расширением .py (например, hello.py), используя редактор кода. Убедитесь, что файл сохранен в той же директории, где находится Python.

Теперь откройте командную строку и перейдите в директорию, где вы сохранили файл. Запустите программу, введя в командную строку следующую команду:

python hello.py

После выполнения этой команды на экране появится сообщение “Hello world”, и вы сможете убедиться, что ваша первая программа на Python успешно запустилась!

Следующим шагом будет более сложная программа – не стесняйтесь экспериментировать и учиться на своих ошибках!

Синтаксис первой программы: «Hello world»

Python — это простой и удобный язык программирования, который используется для создания различных приложений и веб-сайтов. Первая программа на Python, которую нужно написать называется “Hello world”. Эта программа выводит на экран приветствие “Hello world”.

Для написания программы на Python необходимо использовать специальные синтаксические правила. Вот как выглядит синтаксис первой программы:

print

“Hello world”

print – ключевое слово Python, которое позволяет напечатать на экране определенный текст. В кавычках после ключевого слова указывается текст, который нужно напечатать.

Запись “Hello world” в кавычках говорит Python, что это текст, который следует вывести на экран.

Также в Python используются отступы в виде пробелов для разграничения блоков кода. Все строки, которые находятся на одном уровне отступов, относятся к одному блоку кода.

Читать: Аутентификация в Flask: как происходит и какие методы есть

Таким образом, первая программа на Python “Hello world” представляет собой всего одну строку кода, написанную с помощью ключевого слова и строки с текстом.

Запуск программы из консоли и среды разработки

Для запуска программы на языке Python, вы можете использовать как консольную среду, так и графическую среду разработки. Консольная среда позволяет быстро запустить программу, а графическая среда разработки предоставляет удобный интерфейс для написания, отладки и запуска кода.

Для запуска программы из консоли нужно открыть терминал и ввести команду:

1. Перейдите в ту папку, в которой находится ваша программа с помощью команды cd
2. Введите название вашей программы с расширением .py (например, python app.py)

Если программа написана правильно, то она запустится и вы увидите результат ее работы в терминале.

Для запуска программы из графической среды разработки (например, PyCharm), нужно открыть проект с вашей программой и нажать на кнопку “Run” (Запустить).

Вы можете выбрать консольный запуск программы или запустить ее с помощью встроенного в IDE веб-сервера для отображения результатов в браузере.

Какой способ выбрать – зависит от ваших личных предпочтений и целей. Важно помнить, что Python – это универсальный язык программирования, который позволяет создавать программы как для консоли, так и для веб-сайтов, настольных приложений и многих других задач.

Выводы

Python – простой и понятный язык программирования, который подходит для начинающих. Выполнение команд осуществляется на мгновение, не требует каких-либо знаний о типах данных и переменных. Язык программирования Python – отличный выбор для изучения и первой программы.

Основные понятия, с которыми необходимо знакомиться для создания первой программы на Python – это переменные, операторы, условные конструкции и циклы. При написании программы важен правильный выбор синтаксиса и последовательность выполнения действий.

«Hello world» – это самая простая программа на Python, которая выводит на экран приветствие. Эта программа является отправной точкой для изучения Python. Разобравшись в ней, можно перейти к более сложным задачам, используя полученные навыки и знания.

Весь процесс написания программы начинается с установки Python и выбора текстового редактора. Рекомендуется использовать PyCharm или Sublime Text. Для отладки кода можно использовать Python IDLE.

Чтобы создать функцию «Hello world» необходимо открыть текстовый редактор, написать код и сохранить файл с расширением .py, затем выполнить программу через командную строку или запустить ее из текстового редактора. Для запуска программы необходимо в командной строке ввести команду «python имя_файла.py».

Написание первой программы на Python – это интересный и захватывающий процесс, который может стать отправной точкой для дальнейшего обучения программированию.

Вопрос-ответ:

Какая цель написания первой программы на Python?

Цель написания первой программы на Python – это ознакомление с основами языка и его синтаксисом. Программа «Hello world» позволяет понять, как работает простейшая программа на Python и научиться его использованию.

Где можно найти среду разработки и установить Python?

Среду разработки можно найти на официальном сайте Python. Установка происходит очень просто, достаточно скачать нужную версию Python и следовать инструкциям инсталлятора.

Можно ли написать программу «Hello world» в интерпретаторе Python?

Да, это возможно. Для написания программы «Hello world» в интерпретаторе Python необходимо ввести команду print(«Hello world») и нажать Enter. В интерпретаторе результат выполнения команды будет выведен на экран.

Можно ли запустить программу «Hello world» в консоли Windows?

Да, запустить программу «Hello world» в консоли Windows можно. Для этого нужно сохранить программу с расширением .py и запустить ее с помощью команды python имя_файла.py. Результат выполнения программы будет выведен в консоли.

Можно ли изменить текст программы «Hello world»?

Да, можно изменить текст программы «Hello world». Для этого нужно открыть файл с программой в текстовом редакторе, изменить текст на нужный и сохранить файл. При следующем запуске программы на экране будет выведен измененный текст.

Какие еще программы можно написать на Python, кроме «Hello world»?

Python – это универсальный язык программирования, который подходит для написания различных программных приложений, включая веб-приложения, научные программы, базы данных, игры и многое другое. В Python можно написать практически все, что связано с программированием.

Как создать нейронную сеть с нуля на языке Python

Мотивация: ориентируясь на личный опыт в изучении глубокого обучения, я решил создать нейронную сеть с нуля без сложной учебной библиотеки, такой как, например, TensorFlow. Я считаю, что для начинающего Data Scientist-а важно понимание внутренней структуры нейронной сети.

Эта статья содержит то, что я усвоил, и, надеюсь, она будет полезна и для вас! Другие полезные статьи по теме:

• Обучение с подкреплением на Python с библиотекой Keras
• Пример решения задачи по машинному обучению на Python

Что такое нейронная сеть?

Большинство статей по нейронным сетям при их описании проводят параллели с мозгом. Мне проще описать нейронные сети как математическую функцию, которая отображает заданный вход в желаемый результат, не вникая в подробности.

Нейронные сети состоят из следующих компонентов:

• входной слой, x
• произвольное количество скрытых слоев
• выходной слой, ŷ
• набор весов и смещений между каждым слоем Wи b
• выбор функции активации для каждого скрытого слоя σ; в этой работе мы будем использовать функцию активации Sigmoid

На приведенной ниже диаграмме показана архитектура двухслойной нейронной сети (обратите внимание, что входной уровень обычно исключается при подсчете количества слоев в нейронной сети).

Создание класса Neural Network на Python выглядит просто:

Обучение нейронной сети

Выход ŷ простой двухслойной нейронной сети:

В приведенном выше уравнении, веса W и смещения b являются единственными переменными, которые влияют на выход ŷ.

Естественно, правильные значения для весов и смещений определяют точность предсказаний. Процесс тонкой настройки весов и смещений из входных данных известен как обучение нейронной сети.

Каждая итерация обучающего процесса состоит из следующих шагов

• вычисление прогнозируемого выхода ŷ, называемого прямым распространением
• обновление весов и смещений, называемых обратным распространением

Последовательный график ниже иллюстрирует процесс:

Прямое распространение

Как мы видели на графике выше, прямое распространение — это просто несложное вычисление, а для базовой 2-слойной нейронной сети вывод нейронной сети дается формулой:

Давайте добавим функцию прямого распространения в наш код на Python-е, чтобы сделать это. Заметим, что для простоты, мы предположили, что смещения равны 0.

Однако нужен способ оценить «добротность» наших прогнозов, то есть насколько далеки наши прогнозы). Функция потери как раз позволяет нам сделать это.

Функция потери

Есть много доступных функций потерь, и характер нашей проблемы должен диктовать нам выбор функции потери. В этой работе мы будем использовать сумму квадратов ошибок в качестве функции потери.

Сумма квадратов ошибок — это среднее значение разницы между каждым прогнозируемым и фактическим значением.

Цель обучения — найти набор весов и смещений, который минимизирует функцию потери.

Обратное распространение

Теперь, когда мы измерили ошибку нашего прогноза (потери), нам нужно найти способ распространения ошибки обратно и обновить наши веса и смещения.

Чтобы узнать подходящую сумму для корректировки весов и смещений, нам нужно знать производную функции потери по отношению к весам и смещениям.

Напомним из анализа, что производная функции — это тангенс угла наклона функции.

Если у нас есть производная, то мы можем просто обновить веса и смещения, увеличив/уменьшив их (см. диаграмму выше). Это называется градиентным спуском.

Однако мы не можем непосредственно вычислить производную функции потерь по отношению к весам и смещениям, так как уравнение функции потерь не содержит весов и смещений. Поэтому нам нужно правило цепи для помощи в вычислении.

Фух! Это было громоздко, но позволило получить то, что нам нужно — производную (наклон) функции потерь по отношению к весам. Теперь мы можем соответствующим образом регулировать веса.

Добавим функцию backpropagation (обратного распространения) в наш код на Python-е:

Проверка работы нейросети

Теперь, когда у нас есть наш полный код на Python-е для выполнения прямого и обратного распространения, давайте рассмотрим нашу нейронную сеть на примере и посмотрим, как это работает.

Наша нейронная сеть должна изучить идеальный набор весов для представления этой функции.

Давайте тренируем нейронную сеть на 1500 итераций и посмотрим, что произойдет. Рассматривая график потерь на итерации ниже, мы можем ясно видеть, что потеря монотонно уменьшается до минимума. Это согласуется с алгоритмом спуска градиента, о котором мы говорили ранее.

Посмотрим на окончательное предсказание (вывод) из нейронной сети после 1500 итераций.

Мы сделали это! Наш алгоритм прямого и обратного распространения показал успешную работу нейронной сети, а предсказания сходятся на истинных значениях.

Заметим, что есть небольшая разница между предсказаниями и фактическими значениями. Это желательно, поскольку предотвращает переобучение и позволяет нейронной сети лучше обобщать невидимые данные.

Финальные размышления

Я многому научился в процессе написания с нуля своей собственной нейронной сети. Хотя библиотеки глубинного обучения, такие как TensorFlow и Keras, допускают создание глубоких сетей без полного понимания внутренней работы нейронной сети, я нахожу, что начинающим Data Scientist-ам полезно получить более глубокое их понимание.

Я инвестировал много своего личного времени в данную работу, и я надеюсь, что она будет полезной для вас!