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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
|招呼Ta 关注Ta
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!
2 K7 A& k& {- R! K, yps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. $ a2 K/ t/ `/ x& j8 N% a3 q4 H#include <time.h>
  3. 7 @& ]5 P9 J0 i/ m. S; U0 T#include <math.h>
  4. ' E- y\" `8 A; e/ C; Q#include <stdlib.h>) k% G, ^; \\" n; b2 e8 I
  5. #include <iostream>) v% ]9 z6 G/ ?3 B
  6. using namespace std;
  7. 6 i/ Z2 ^0 ~+ I5 W#define DATA  800
  8. , G9 |0 k% ]! S' L( z0 H; X#define IN 23 D% M6 d7 d7 P6 W. b2 r7 e
  9. #define OUT 1
  10. \" n: I+ r4 ]5 a# W; W#define NEURON 45
  11. ! |9 L- ?; n( b5 T9 U( _#define TRAINC 200008 E& q( P7 s& t: t& Y

  12. ' j: F  }+ U/ l% R9 o  Rdouble Fx(double x)
  13. - l0 k% f9 j( ?4 I{\" N6 ~9 N0 E8 s8 \2 @# E
  14.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));8 f4 \$ b( L0 [- X1 Q6 B, L* I
  15. }
  16. ; d! N4 S\" m* P7 ?' x0 y//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层
  17. 4 g3 _% a7 B$ Z/ [& f& r- D//样本输入
  18. & L4 |- s- X( V& cdouble La[DATA][IN];
  19. . u: V. _# a! c. n//样本输出* w5 z) K6 Y7 \, y5 f2 }
  20. double Lc[DATA][OUT];) {& _2 G) H. R$ ~! K* @. G$ j; v
  21. //La->Lb权重) E' R8 D) e  `: Q! \' {
  22. double Wab[NEURON][IN];: Q* C! H& q/ R4 `
  23. //Lb->Lc权重0 G) g; b2 G2 a\" i# y
  24. double Wbc[OUT][NEURON];% N8 O! G) b. m# r2 i: H9 _
  25. //样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  26. 6 `8 q8 a. `- ~double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];! Z4 r/ x6 R0 f% ~! n

  27. 3 v. [/ P' u6 k4 E: F//Lb层输出
  28. - @, X\" B* M0 sdouble LbOut[NEURON];
  29. ) l( I, m* |8 ?/ R4 L# a7 u//Lc层输出( U( V\" V2 W1 Z  s
  30. double LcOut[OUT];& f/ H8 [+ ~' I% V* D: r& H
  31. 4 y5 a8 a( y( s7 c. J0 k
  32. //Lc层单元的一般化误差/ Q8 a, ]) ]: T2 v+ K2 R0 x
  33. double Dc[OUT];
  34. # d% u) Y9 S5 g- ^( @//Lb层单元的一般化误差% j/ d3 W! @4 Q& q6 A5 F% F6 a
  35. double Db[NEURON];
  36. ' T' `2 d4 w! g\" [2 t/ P
  37. - N/ v+ }- C4 t1 }+ W- G* k//设置样本数据# E* q1 f# M' R) h2 n6 Y$ V9 X' Y
  38. void setSample()
  39. 1 t7 C, Q0 Y' B0 {1 ]% {{4 T5 y2 T3 {: O+ c
  40.     srand((unsigned)time(NULL));. Q6 l+ }9 t* E
  41.     int i, j;7 X: l6 c  v( P! P
  42.     for (i = 0; i < DATA; i++)% T4 y: |+ ^! O& v
  43.     {
  44. / w0 n( Q/ K: u7 T' J        for (j = 0; j < IN; j++)
  45. ' ?6 ?& d0 n4 S; n        {
  46. ) B0 D& a, J( t& H2 N. J            La[j] = rand() % 1000 / 10.0;
  47. - l- ^4 a7 j) s( [. n        }
  48.   E9 d- k1 H( `, S& n, \ - U; z7 s; b\" I3 Q
  49.         for (j = 0; j < OUT; j++)% M* k! ?' o+ r) J, {2 s
  50.             Lc[j] = La[0] + La[1];
  51. ; |! V2 s% O. T    }
  52. 0 ?. `0 [; z: h, X& F- k; |}8 ?+ g( r8 y5 U8 }
  53. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点): q1 c9 |/ ^. j; B
  54. void initNet()7 B# Z  s- U0 N5 E+ V! h9 @& F  |
  55. {
  56. 5 r: e* o( ~# {- c, `    srand((unsigned)time(NULL));' }% X( H3 j' c
  57.     //两部分的权值设置随机值【-1,1】8 d) U6 T: T\" Y4 [# _9 e& b
  58.     int i, j;9 q; L2 ?1 Y7 Y2 a0 f1 Q6 O1 `, B; i; t
  59.     for (i = 0; i < NEURON; i++)3 m. `1 T( `3 y1 H
  60.         for (j = 0; j < IN; j++): |- `\" ^/ c2 i; ?
  61.         {
  62. : `$ K8 G2 U2 [8 J! X            Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;/ z+ q1 u: U9 r- j5 Z) P9 e
  63.             Wab[j] /= 20;
  64. 2 g) ]0 \\" x7 C# Z) U% r        }
  65. 0 s: g7 e1 `6 r6 ? 9 O8 j( m! V\" g
  66.     for (i = 0; i < OUT; i++)) X1 I! c/ s  `
  67.         for (j = 0; j < NEURON; j++)  I0 U+ D. |  B
  68.         {; @2 z6 w8 c. A# H. \
  69.             Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;3 Y/ S! t* Z( i/ |  b7 ^3 k4 g\" z
  70.             Wbc[j] /= 20;0 r4 @- o% O- ?( ~' y' E8 M9 |+ w
  71.         }$ Q1 n6 R) h\" p) A' _
  72.      8 s: t' O& F5 G$ R/ i4 l
  73.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  74. 3 G1 u2 k- T# C) y: h  {% f4 F% ?    for (i = 0; i < IN; i++)$ ]% r; b: ]\" V& U8 G\" X2 r  I. e
  75.     {) K' d9 C6 z6 ~$ w$ @0 {
  76.          3 E- Z: k% d; U$ b1 `
  77.         MinIn = MaxIn = La[0];
  78. 1 U2 L( j; U$ F- [, W8 X0 f  C        for (j = 0; j < DATA; j++)
  79. 0 M/ r0 X/ \+ m, y6 K        {
  80. 3 \/ \7 h, x0 I* J3 A8 A            if (MinIn > La[j]). s, V8 U0 G  Y* M0 T0 {3 @
  81.                 MinIn = La[j];
  82. % x& S4 ^$ O  w9 M\" M+ k0 T2 }            if (MaxIn < La[j]). h! c& w5 ~) Z3 W9 Q* M
  83.                 MaxIn = La[j];
  84. ) v( W$ ~) H+ Z, R- N        }
  85. ! i1 R; [# A% B, R, _% [) D     * F. J# m7 X! r5 a9 f
  86.          
  87. % D: E7 J# I2 _3 }0 X! ~    }( g9 c: N4 {+ Q% R$ z9 b/ F

  88. $ ?0 w/ D5 L0 b% I    for (i = 0; i < OUT; i++): D* c0 o* C) L% M6 M0 k7 J
  89.     {
  90. & ~5 @2 G$ |' @# Y         
  91. 6 G# S  V) X0 W2 j3 X% {. Q        MinOut = MaxOut = Lc[0];! S( Y! E+ {/ S\" V\" \% _
  92.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  93. 4 F' \* \/ ~( d; @        {
  94. + @# T# a- v7 E            if (MinOut > Lc[j])3 l% V7 d, U7 e% t) `- b% G
  95.                 MinOut = Lc[j];
  96. 9 m; i4 f2 }$ ]9 N            if (MaxOut < Lc[j])$ U$ m; J$ W* u; x7 U\" B1 n9 K; q
  97.                 MaxOut = Lc[j];' [  v& O* k  q
  98.         }! L9 ~5 J% W! f3 T( u8 r

  99. ; G; U$ ]9 W) N6 X    }
  100. 3 L% U' L1 q6 ?- w5 O  v
  101. , }; W5 A! T, W# W3 k    //归一化9 s% Y: Q* z( k/ X6 U& H6 }; A3 \
  102.     for (i = 0; i < IN; i++)
  103. 1 D& |0 D' V/ O7 M& Q2 u4 b8 @$ [9 f        for (j = 0; j < DATA; j++)1 D) a: Z% Y& w\" ~/ _\" L, v  U6 Q
  104.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);$ l3 Z# ^! s) A
  105.             
  106. $ \# @# H' f! F! t2 h* l$ K\" ^& ^ ) z/ F: P+ U8 X
  107.     for (i = 0; i < OUT; i++)$ i; o8 }; l: i7 F
  108.         for (j = 0; j < DATA; j++): ]8 M. [! y/ K/ k* Q
  109.             Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  110. 2 u4 V, i) d9 j* f! W+ n4 O4 l         ) [8 K% |4 s$ R; A/ I( n
  111.              + |3 l. F3 s/ }) o
  112. & F1 f' A3 F, i
  113. }8 \3 u  p) r' }+ P
  114. void getActiveVal(int dataIndex)1 l2 j0 E8 j% V; i' X9 }  [
  115. {
  116. 6 {) a, l  z* p! _  |    int i, j;3 F4 |8 `3 N0 A6 k6 U% a3 t6 h3 T  A. Y
  117.     double sum;
  118. * f( Z4 e+ m; t' H, h1 A  a    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  119. 4 w6 e8 k* @2 @7 E2 v    {
  120. \" y& z% |0 M0 {5 L: H        sum = 0;
  121. 3 m& L# w& V( J* f' a7 W        for (j = 0; j < IN; j++)4 y# [$ Z\" X$ c7 @
  122.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];1 s9 w; o$ o\" m) ~5 K7 [- |
  123.          
  124. 3 E+ y- K\" T% b& B        LbOut = Fx(sum);, i+ A  \! [9 j; q% v2 D4 v/ l! y
  125. ' R$ o, v1 ?) X( o$ [, J2 H8 K8 m$ p
  126.     }
  127. * C/ V9 S/ K& n: \! o! C/ G- J. @
  128. $ M  v) w: P. F+ V3 Y4 V+ G8 ?% P    for (i = 0; i < OUT; i++)
  129. ! p. B; \6 p! b    {
  130. * H1 b5 @3 z+ q4 X- T( r& V        sum = 0;
  131. ' r6 C4 }. f, }1 h- X\" y        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  132. ! x! }/ M4 L! J8 o            sum += Wbc[j] * LbOut[j];' }\" @9 ^9 _# J; |$ a
  133.          
  134. + g/ }: e; h6 Y, k4 m4 \        LcOut = Fx(sum);5 }4 F1 r/ H8 m. T  y7 \  O
  135.     }- [6 M; h* s! V4 f% l\" Z
  136. }
  137. 3 `; K6 r: U( d! H1 J) v# d$ I3 ]void backUp(int dataIndex)
  138. # L- ?7 s7 ]1 Q' B: o% x{( B2 P) |8 R4 Q9 ?8 B- `8 F
  139.     int i, j;0 H9 {2 K\" P! j7 Q$ u( H: D
  140.     double sum = 0;
  141. 8 D2 \% A7 A) U/ ~7 O5 y    //Lc层单元的一般化误差/ D7 Z0 F3 H0 E6 T# I! j# I) B
  142.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  143. / Y) `\" i0 L9 y        Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);0 y; T8 @4 C, n- m$ N# l& l
  144. ' O$ L8 ?1 T7 C$ D: r; v. F) }* W- f
  145.     //Lb层单元的一般化误差0 p( _7 A+ C# _+ v
  146.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  147. # d+ g7 @- h( W; a\" O2 O0 h    {+ g5 U( b& }& z6 l3 [
  148.         sum = 0;  {' n) q2 i7 O5 W
  149.         for (j = 0; j < OUT; j++)
  150. 3 b( j3 r. }  ]3 b        {$ r7 p- Z- d( ~\" y6 O+ z6 u
  151.             sum += Wbc[j] * Dc[j];+ W2 u% R1 ?4 u- _  h: s. g
  152.         }1 \' x+ n* y* A9 y4 @# m3 w
  153.         Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;+ b0 P' y2 C2 N3 e1 I4 c
  154.     }
  155. 6 X2 [' g% m% x$ h
  156. 7 E! W9 O. l! v& ^) g    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;* m* {* |4 l4 g. h# S
  157. & k7 @& H3 m: [& }: M+ ?# H2 p
  158.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  159. 6 e' {+ J! F6 w) e3 b+ l        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  160. 0 S  M% ~1 F' u* T            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;1 n! w* A4 t! p8 \- T/ P

  161. + w: s( P( u* g    for (i = 0; i < NEURON; i++)% o+ \, F8 T5 U: I3 ^
  162.         for (j = 0; j < IN; j++)
  163. 8 Q. z6 Y3 f  Y\" M$ C: t            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];8 x4 D' @8 c$ A1 i\" N
  164. * \3 X% F3 ?\" w& h\" P9 D% f
  165.      
  166. % H1 p, a1 p( }     
  167. / Q; c1 u7 u. l6 {}
  168. - U: H$ J+ n2 T! E0 d# \! w
  169. . B2 d2 P% s' X. [/ x$ _2 \double result(double d1, double d2)
  170. ' z, i9 D( w) d; h9 D& B$ l5 F{& i& @! h) v- ^. H2 O
  171.     int i, j;
  172. ( {\" }+ W) E& X; q    double sum;0 U8 `& {( F- P/ M* d5 A& h# q
  173.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  174. % c  [% J) R) L2 j    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);
  175. \" R5 {% ]3 {0 `1 w ! j1 X4 f2 _4 g9 E2 F
  176.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  177. . Z4 i6 h' B1 J7 l. G: Y) {9 ]    {
  178. & c9 G, i9 e0 u8 y        sum = 0;         
  179. 3 c# [' D6 y. e3 @7 a! w        sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;
  180.   s1 l: V% B* {- p        LbOut= Fx(sum);# Z, J3 |. h  p5 n$ i
  181.     }
  182. % v- C* A8 S, V# W$ l9 | * o4 C7 p5 V, }- n  x! x; t9 |
  183.     sum = 0;7 a7 `8 M( R* A/ Q* y* W
  184.     for (j = 0; j < NEURON; j++)
  185. $ H+ X4 H' |9 x\" v- s% K1 r4 O        sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  186. 8 [/ m) ^- w2 ]+ l! {' b9 M     6 n' y: K: V: Y7 c
  187.     LcOut[0] = Fx(sum);- Y2 p( i3 Z; x: L\" D' x\" D& d
  188.      3 w5 A$ D2 O* M+ @% Z. C
  189.     return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;+ j  d/ X( C5 Q4 E( K
  190. / g9 w0 q6 ?\" b0 S& {+ {
  191. - A) z9 [+ {' Q2 [# w
  192. }0 F; j' a1 J; P+ q) t
  193. void train()
  194. ( A4 {+ V. H& j; W% l{
  195. : x, b- d& T! S: D9 D    int i, j, no = 0;& M' A4 m% o$ V% i: k
  196.     double e = 0;9 R; o$ r* L( u* I, W8 P
  197.     do{8 g4 U/ g! |/ @0 @& K
  198.         e = 0;, F  F% e' Y2 Q( o. T9 H+ |
  199.         for (i = 0; i < DATA; i++)
  200. ! g  ^& I; J9 Y: Q0 W# H; z% k7 l$ U        {: b9 \\" R% ]8 x+ ]4 U! W! H
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