dipolar-network 0.2.0

A library for constructing dipolar separating hyperplanes

Dipolar Network

Lekka i wydajna biblioteka Python do konstruowania Dipolowych Hiperpłaszczyzn Separujących (Dipolar Separating Hyperplanes). Biblioteka wykorzystuje algorytm konstruktywny do tworzenia odcinkami liniowych granic decyzyjnych dla zadań klasyfikacji binarnej.

Narzędzie oferuje zarówno czyste API w Pythonie do integracji z własnymi skryptami, jak również Interfejs Wiersza Poleceń (CLI) do szybkiego użycia w terminalu.

📦 Instalacja

Możesz zainstalować bibliotekę bezpośrednio z repozytorium PyPI:

pip install dipolar-network

🚀 Szybki Start (Terminal / CLI)

Po zainstalowaniu biblioteki, komenda dipolar-network jest dostępna globalnie w systemie. Pozwala ona na szybkie trenowanie sieci na plikach CSV i eksportowanie wyników do formatu JSON.

---

Podstawowe użycie
Wytrenuj sieć na pliku dane.csv i zapisz parametry modelu do wyniki.json (używając domyślnych ustawień):

dipolar-network dane.csv wyniki.json

---

Użycie zaawansowane
Dostosuj proces treningu, definiując maksymalną liczbę warstw, neuronów oraz limity czasowe i dokładność:

dipolar-network dane.csv model.json -l 5 -n 8 -t 15.0 -a 0.98

---

Dostępne argumenty:

Argument	Flaga (Skrót)	Typ	Domyślnie	Opis
Input CSV	(Pozycyjny)	str	Wymagane	Ścieżka do pliku wejściowego z danymi (.csv).
Output JSON	(Pozycyjny)	str	Wymagane	Ścieżka, gdzie zostanie zapisany wynikowy plik (.json).
Layers	-l, --layers	int	3	Maksymalna liczba warstw (głębokość sieci).
Neurons	-n, --neurons	int	10	Liczba neuronów na jedną warstwę.
Time Limit	-t, --time	float	10.0	Limit czasu obliczeń na jedną warstwę (w sekundach).
Accuracy	-a, --accuracy	float	1.0	Docelowa dokładność treningu (wartość od 0.0 do 1.0).

🐍 Użycie w kodzie Python (API)

Bibliotekę można łatwo zintegrować z istniejącym kodem w Pythonie, np. w ramach analizy danych w Jupyter Notebook.

import numpy as np
from dipolar.network import DipolarNetwork

# 1. Przygotowanie danych 
# X: macierz cech (współrzędne punktów)
# y: wektor etykiet (0 lub 1, ewentualnie -1 lub 1)
X = np.array([[1.2, 3.4], [2.1, 0.5], [-1.0, 2.2]])
y = np.array([0, 0, 1])

# 2. Inicjalizacja modelu
# Konfigurujemy maksymalną strukturę sieci
model = DipolarNetwork(max_layers=5, neurons_per_layer=3)

# 3. Trening
# time_limit określa czas (w sekundach) na optymalizację jednej warstwy
model.fit(X, y, time_limit=5.0, target_accuracy=1.0)

# 4. Pobranie parametrów modelu
# Zwraca listę warstw z wagami, biasem i sformatowanym równaniem
params = model.get_parameters()

# 5. Wyświetlenie struktury
for i, layer in enumerate(params):
    print(f"Warstwa {i+1}:")
    for neuron in layer:
        print(f"  -> {neuron['equation']}")

📂 Formaty danych

Plik wejściowy (CSV)

Biblioteka oczekuje pliku tekstowego oddzielonego przecinkami. Plik może (ale nie musi) zawierać nagłówka. Wymagane są co najmniej 3 kolumny:

1. Cecha 1 (współrzędna x)
2. Cecha 2 (współrzędna y)
3. Etykieta klasy (-1/1)

Przykład (dane.csv):

x1,x2,label
-1.96163,-0.89869,-1.00000
-0.52919,0.66772,-1.00000
2.34700,0.81597,1.00000
1.51935,0.59442,1.00000

---

Plik Wynikowy (JSON)

Plik wyjściowy zawiera pełną matematyczną definicję granic decyzyjnych. Dane są zorganizowane jako lista warstw, gdzie każda warstwa zawiera listę neuronów (hiperpłaszczyzn).

[
    [
        {
            "weights": [0.95, 0.09],
            "bias": -0.12,
            "equation": "0.950x + 0.090y + -0.120 = 0"
        }
    ],
    [
        {
            "weights": [-0.5, 1.2],
            "bias": 0.5,
            "equation": "-0.500x + 1.200y + 0.500 = 0"
        }
    ]
]

🔄 Historia Zmian

v0.2.0 (2024-01-06)

• 🎉 Dodano obsługę N-wymiarowych danych (nie tylko 2D!).
• 🐛 Naprawiono błąd z metodą predict w klasie Neuron.
• ✨ Nowe formatowanie równań (np. 0.5*x1 - 0.2*x2...).
• 📂 Automatyczne wykrywanie liczby kolumn w pliku CSV.

v0.1.2

• Dodano obsługę terminala (CLI).

📄 Licencja

Ten projekt jest udostępniany na licencji MIT License.