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[问题求助] c语言实现BP神经网络算法

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发表于 2015-4-24 18:21 |只看该作者 |倒序浏览
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利用BP网络训练加法,代码如下,我是按照书上的公式敲的代码。对于最终的实验结果,有的结果还行,有的结果误差太多了,有人能帮我看看怎么回事吗?万分感谢!6 U, \) E! n: h( ~5 h9 y
ps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>  p9 `. f* C' l
  2. #include <time.h>
  3. * M% p  a4 ?: K1 W  S#include <math.h>1 q1 i0 x. j  f, }
  4. #include <stdlib.h>& a% y2 r7 T9 n4 \5 _2 S
  5. #include <iostream>
  6. $ o& I7 K& H, W+ q; j* m+ Yusing namespace std;
  7. ; [4 J! Q0 s) y0 R( J  M* z$ G#define DATA  8008 E% B# u  K\" i
  8. #define IN 2
  9. % ?) K, C  ~! a' `( c  O3 D#define OUT 1/ K7 A\" A% S. K
  10. #define NEURON 457 F( t\" {- f0 a2 O- C/ D/ M
  11. #define TRAINC 20000
  12. - S# R' v! U$ r
  13. ; ^  A  k5 n4 S5 Ldouble Fx(double x)) W' w' \2 B% {
  14. {
  15. % f) K! Y  U( k( r    return 1 / (1 + exp(-1 * x));
  16.   v. [3 k- W# L0 ^, J1 B, t7 `; n( M}/ C: S- p% X6 G0 k
  17. //La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层+ o) e: O3 q: S% r' p
  18. //样本输入
  19. , e: s& r. m+ S; ^3 fdouble La[DATA][IN];
  20. $ b8 R# _& g& P4 r2 l6 R//样本输出
  21. ) G& J6 a5 M, J/ Mdouble Lc[DATA][OUT];
  22. 9 q$ _' D1 J- f8 d2 ^6 p//La->Lb权重) q7 r3 A\" Q4 ]( {9 V
  23. double Wab[NEURON][IN];) B\" k, d+ ^& G  a
  24. //Lb->Lc权重! e6 h% k% k( _6 v, x2 u. M
  25. double Wbc[OUT][NEURON];- m, a& U1 a% G$ v) p
  26. //样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. # r, R# m9 q\" Idouble MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];/ k\" M( [, {) |' q. C- x

  28. ' E2 K3 G3 y4 Q. A3 ^# u2 [- D' y//Lb层输出+ I! O: c' Q3 t# S- v6 N5 b
  29. double LbOut[NEURON];, I\" K# s) Q2 [
  30. //Lc层输出8 N/ w4 Q2 V# J) b( T+ I
  31. double LcOut[OUT];
  32. 1 h7 D* Y) A; Z. G( f* ?4 Y+ M! G $ h# U) `8 x+ [6 \% n9 M
  33. //Lc层单元的一般化误差3 l\" o5 N7 B7 Z+ {  z' _* C- c1 m
  34. double Dc[OUT];
  35.   j\" y1 E( g4 y//Lb层单元的一般化误差
  36. 4 A, K- z* o2 e! tdouble Db[NEURON];
  37. 1 @. n* g, H$ ~- c9 U
  38. ! G0 p' g! B$ Z! B9 @7 ]//设置样本数据: \/ o6 Z+ S# P. \8 i. N
  39. void setSample()
  40. % w\" c+ ~% X  j1 y\" |\" {0 }{
  41. % z, _: F' B/ o- j    srand((unsigned)time(NULL));6 u9 p9 O* U) m: e; Y& q$ Y- a( V
  42.     int i, j;
  43. 5 U3 g  k& u% _/ u* I8 H. F    for (i = 0; i < DATA; i++)
  44. - k3 @. D; h/ S. y2 o- c9 x3 F    {
  45. 1 I! G  B) R8 D5 h7 j2 Z, R        for (j = 0; j < IN; j++)
  46. 2 }6 ~6 @+ D$ u! F        {
  47. 3 r. j4 Y. s9 l1 |; N% [7 T            La[j] = rand() % 1000 / 10.0;3 `+ I+ y! @8 A% B: f
  48.         }0 x. w+ X+ }* ~
  49. & S4 ?1 n9 r$ m! g# N
  50.         for (j = 0; j < OUT; j++)+ S4 N/ g0 P+ Y
  51.             Lc[j] = La[0] + La[1];
  52. 4 A; e$ R+ |1 K3 g, v4 A    }
  53. / [$ @5 l) J# l; `+ k: \6 u6 [}
  54. 6 R/ h4 Y; B( d, G! a6 M2 z//初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)
  55. : o5 f! K! m\" svoid initNet()2 P9 f. i/ C5 Q( {  j( a( Q9 ~* R$ A
  56. {
  57. * C' L9 N; a' k' d2 i+ H) A    srand((unsigned)time(NULL));
  58. 9 B3 b( Z1 l2 c  Z5 v# k    //两部分的权值设置随机值【-1,1】
  59. : s& T2 |\" n$ r+ K- P3 ]% _4 I4 M    int i, j;
  60. ; \' [% |: R- S- ~; ]    for (i = 0; i < NEURON; i++)/ n\" A. d. ]) F$ C% s
  61.         for (j = 0; j < IN; j++)
  62. - `; \, S) @1 k0 e4 Z; M        {
  63. . g& L, b9 h& S7 |3 Z1 b! S) ^            Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;
  64. ! W, D1 I9 {8 ~( X7 f. P            Wab[j] /= 20;
  65. \" `% t! Q+ [) j1 y( W' ]( k5 _        }
  66. \" h$ L! M\" ]6 c3 Z
  67. $ U, @! r: C3 G    for (i = 0; i < OUT; i++)* F1 K2 m4 g0 [4 v  Y' }; l/ N
  68.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  69. 8 {- {/ t! o& M* L$ F* ]        {% O/ |8 S& N. g; r/ ]: _/ M
  70.             Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;4 d' d2 B' V7 ]. E
  71.             Wbc[j] /= 20;0 S  v- a) m% @% K& ?0 [0 H/ b
  72.         }8 F' o/ S0 C% T3 z; t
  73.      
  74. 7 Y4 R. ]/ p1 }* B$ z5 @# J' \    //找出每个向量最小最大值,并进行归一化2 m9 O% h) X7 y: }: R  v
  75.     for (i = 0; i < IN; i++)3 g$ C3 P\" i\" V4 [. p# M6 g' z7 R7 T
  76.     {
  77. \" ~: v\" I6 a' W% h) i! a         ( ?\" }! R$ q! o+ h+ [
  78.         MinIn = MaxIn = La[0];& K1 Q$ M6 L& F/ |
  79.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  80. : \% c+ r5 d0 |1 d: q\" T* j        {
  81. , |/ W# G8 x  {3 o* O: e2 Y            if (MinIn > La[j])
  82. 5 H; B6 O3 v, j\" b9 X* A3 s                MinIn = La[j];3 q$ ~- ?& N) I/ H
  83.             if (MaxIn < La[j]); q4 x& V6 {- A+ ~
  84.                 MaxIn = La[j];2 F8 [3 y  D6 F
  85.         }
  86. 4 F  E5 L- B7 K/ q( M3 T  I* y     
  87. % [$ N\" T' N! O# Z# @  [0 ~         
  88. 2 @% O9 g) t; w. i    }
  89. 8 {; f9 a0 H# q) J 2 a9 e, ?$ L: B4 K. a6 t
  90.     for (i = 0; i < OUT; i++)/ Y; D2 z. r8 Y% H- Y8 l
  91.     {- l7 r3 t* K; f. y* \; F
  92.          
  93. 8 m! o7 {' F\" d1 b, X  L        MinOut = MaxOut = Lc[0];\" a) I: B% q! @0 I; |( O6 j
  94.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  95. 3 ]3 q! p. z4 P% ^( y        {\" Q- s( b) U1 Q, }\" G$ ^& g5 u
  96.             if (MinOut > Lc[j])
  97. 0 }3 y. u4 V9 f/ |, r                MinOut = Lc[j];) X! q/ @2 e& m+ k
  98.             if (MaxOut < Lc[j])
  99. ) M, L3 E6 _1 R1 ^! D& S- X! P                MaxOut = Lc[j];
  100. , m$ z6 v5 ?9 N0 }6 a7 R2 U& W2 o        }9 d6 J4 o1 d6 E7 `3 }) C\" l$ U
  101.   u4 D% B. ^2 v! v
  102.     }
  103. / E8 K+ H8 [7 ^, [% X( g' F + O- f2 i6 f. o
  104.     //归一化
  105. + M8 E& `  f4 _    for (i = 0; i < IN; i++)
  106. - A* O' v) j( ~7 J8 p        for (j = 0; j < DATA; j++)+ o$ M, z; f+ Z2 I) e6 a! Y
  107.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  108. . {/ D9 A- }! g7 ?- f% I& @             ) ^) M# `& z\" g) B  a' G5 ?
  109. 2 K8 e0 w% g* B  h$ d3 v1 U
  110.     for (i = 0; i < OUT; i++)+ _! v6 }* I' U( Y* W
  111.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  112. 0 c: ~$ }1 E2 [: G6 ]            Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  113. \" B# `( F3 Y9 C3 i8 _) x1 ]         
  114. * C! s( G, o: N  u6 O            
  115. : y% l4 D( k7 H* m: L
  116. ! H0 |$ P$ X8 B$ D; [( {9 s( i}
  117. / i, l$ d$ Y/ j- Z\" e. A1 Dvoid getActiveVal(int dataIndex)
  118. . |% L+ a: q1 D5 T, r$ E6 |2 \, a- \{
  119. 1 n4 Z& M7 w# Q! H- X0 ~. S4 Y5 y    int i, j;$ q9 E\" s/ r0 R5 M$ Y
  120.     double sum;
  121. 2 ^0 _1 @7 h9 _3 }; V8 O    for (i = 0; i < NEURON; i++)0 T+ O% b& q8 c; h7 v
  122.     {
  123. 8 O1 V, [4 G8 N$ J: V        sum = 0;
  124. & d\" {# x* ]& d! {) i% ~- X% u        for (j = 0; j < IN; j++)
  125. ; _' D) s- P1 a! U' e5 \% M# r1 F            sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  126. 4 y( s/ T\" C1 k. c         ' d7 Z# w+ S\" h- j3 [' z
  127.         LbOut = Fx(sum);7 @- n$ ^: ^% }2 P5 `6 a9 |) m

  128. . u8 N  s, K1 S* I9 m5 W# y    }
  129. 2 B3 \. m\" Y* e9 Q + Q( v$ m' ^$ v) C# D- Y
  130.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  131. % O/ F0 ^/ h' W5 _. ^8 V4 w  B) Q    {( J- u+ |! I5 R& @0 h\" J: M4 Y
  132.         sum = 0;) R( N& i/ s\" X\" A* H) R7 b8 l
  133.         for (j = 0; j < NEURON; j++)+ n! `' D) B1 e! `
  134.             sum += Wbc[j] * LbOut[j];7 r  n* W$ s: a! J7 }$ _4 S; J4 n
  135.          0 G% E- {% i! I  i
  136.         LcOut = Fx(sum);4 s1 K  ?1 I# H% L3 I$ |4 O- @
  137.     }
  138. 8 x( S\" f0 B. @2 |- W/ _3 j; y}\" v: f  j1 S. \* z! T5 z
  139. void backUp(int dataIndex)
  140. + y7 q. i# A, R; x7 Z5 d  |# N{
  141. ; V4 J& T, ?( c+ y! f# }: _    int i, j;
  142. 3 g' ~5 b' x! m    double sum = 0;
  143. / \4 I& w4 R1 [& k3 y    //Lc层单元的一般化误差
  144.   o8 Y( g4 H' W2 J; Z4 P    for (i = 0; i < OUT; i++)
  145. , i/ ?6 J3 V; u1 L1 T0 B/ G  W5 \        Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  146. 9 G. r7 S% H6 b2 r0 {- i
  147. , l1 k. p; e- b/ ?5 X0 ^    //Lb层单元的一般化误差! [, Q7 o% O  n9 o- d) G
  148.     for (i = 0; i < NEURON; i++)5 q0 X8 L, p\" q
  149.     {/ ~) N8 a! O. i: v
  150.         sum = 0;
  151. 2 {6 b8 L5 W5 s% @        for (j = 0; j < OUT; j++)- g# Z# y( {- N' g: I
  152.         {
  153. 6 V& h0 K4 z% J7 k9 w* e            sum += Wbc[j] * Dc[j];7 T1 B' D' u% \/ ^
  154.         }; D  u6 r\" R7 ~
  155.         Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;9 f: q( y  w! C' w
  156.     }3 y3 X* _$ c( A$ \0 u& o4 U/ P

  157. & M2 R0 v$ B% Z% Z3 V4 J1 X    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;: O) f* |/ l; g( A; O

  158. 0 \9 v9 q, \$ @0 D9 L6 A- p    for (i = 0; i < OUT; i++)$ }/ ^; H  z6 z) w4 S; P) E4 ]
  159.         for (j = 0; j < NEURON; j++)* G- h0 M' j+ m# p* ]7 |. E7 Q1 w
  160.             Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;4 r) L3 K% c& Z2 }6 c6 S) H6 }* T
  161. * O\" o$ b, r& J( h2 k4 L
  162.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  163. $ X4 j$ {2 @( Y! }( _5 G1 Q( g        for (j = 0; j < IN; j++)
  164. 9 T8 z/ ~' ^0 b5 r5 Q            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];/ o- ^* `5 K/ o; N
  165. ; P4 v- s* M) Z
  166.      ( \/ N. {4 b) Q1 U
  167.      
  168. \" u! n# G4 {. B* ^& Q  g}3 L, E8 I2 i) K9 Y
  169. . W* a; |5 V% I. O2 m) K
  170. double result(double d1, double d2)
  171. $ w3 N( T) T1 _( d' K9 b{
  172. : ]' f/ M$ t0 |    int i, j;
  173. # F; P. I1 [' S  _9 ?: o7 I# g) s3 Z    double sum;1 v/ ^  e\" u/ }' r  |& g
  174.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  175. + |: C+ K* ^/ t3 l8 i    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);$ W4 [9 M* y  T% V

  176.   Q  n6 {) X/ `    for (i = 0; i < NEURON; i++); B5 L5 N8 f; t* R: w, V2 K
  177.     {. i' h& q: @0 y1 X& O/ M! [
  178.         sum = 0;         
  179. 3 Q% o% }, K8 T# x* u% R\" [        sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;
  180. * z6 m  m/ N& Z/ e$ X        LbOut= Fx(sum);# I! [, N3 ?8 b0 Z, Q
  181.     }
  182. 7 e/ f; G) \- j! Q! ?+ t . v2 V5 p2 d, o7 N: y' F5 `2 a
  183.     sum = 0;
  184. 7 z! F. F' d- c! p) G$ r( L    for (j = 0; j < NEURON; j++)+ H, y: N& n3 b8 `& l
  185.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  186. ) e* ]$ z) r  ?% K     
  187. % T- D! o6 a4 R$ c    LcOut[0] = Fx(sum);8 I$ ~, |\" z' ]  @5 v, R: u2 F
  188.      1 I. L) q: L) C
  189.     return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  190. ( u( R% Z/ c+ c3 k1 J: V4 n* E
  191. 4 \+ n# u8 H# @, e 3 ]( X\" H; v* U( X+ A+ E
  192. }
  193. : e/ D7 i. ~+ s7 U6 |+ Vvoid train()4 l\" m. \6 B4 @9 c' u7 @( ^
  194. {' X$ E: w( E3 N& q& ^2 B# r
  195.     int i, j, no = 0;
  196. ) `* f$ {9 G1 z% W5 n) ]4 _2 ^6 _    double e = 0;3 a3 O- ^! W& t2 W; a! E
  197.     do{
  198. : b' ^7 L& k& I$ k& `        e = 0;
  199. , L& m, M1 o0 O4 X\" F& n        for (i = 0; i < DATA; i++)
  200. ; C1 u9 U7 T) B1 t7 T3 V        {
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