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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!
7 i1 q) T. U; Q" yps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>, Y# q0 J* e) C0 e3 L
  2. #include <time.h>- Y9 b4 ^4 n7 i/ d2 [. T
  3. #include <math.h>
  4. ) ~/ ^1 p7 K+ v( S7 c& l  i: O\" `#include <stdlib.h>
  5. # p( C1 e8 C; o8 |#include <iostream>
  6. 3 _  i3 O. \# E% C. ^: Zusing namespace std;
  7. + ~6 b; R5 }, y) U#define DATA  800
  8. . L2 V* I+ [- c9 Y( W( a' j, D#define IN 2
  9. % B: o# q# Z: y* A#define OUT 1* C  h. V6 Q0 W) M- u6 I
  10. #define NEURON 45
  11.   I% |4 ]' a6 E7 ?3 X; B#define TRAINC 200009 [1 E1 G+ U% w0 v
  12. ' T; a1 M! h7 F2 U1 y' K
  13. double Fx(double x)! M: ?, @0 p& k  ^% N/ d. ?# o
  14. {) Q8 A9 h' W) ]2 f
  15.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));% ~' t1 Z; n$ t& _( C% K7 c# k; ~
  16. }
  17. ; Q9 Z6 o- ]/ ]; }//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层
  18. * k: I2 Z1 H1 Q: Q5 P4 L6 ]0 v//样本输入3 I1 @. g; ]4 P' W' \
  19. double La[DATA][IN];! s0 F, U; }9 W2 [: }$ s3 O+ d- ?
  20. //样本输出
  21. - C6 e% \$ @: L; w' ydouble Lc[DATA][OUT];2 m$ n8 ^' ]- t+ c5 i
  22. //La->Lb权重
  23. 2 i, k, X, T: o5 K( B1 D0 ldouble Wab[NEURON][IN];/ U0 Y! k4 v3 i* ^- T7 ]3 z3 f3 L
  24. //Lb->Lc权重( f* I) e. H8 I, o) R
  25. double Wbc[OUT][NEURON];
  26.   Q0 z4 \8 R1 I: u- l0 f//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...0 P8 Q) k\" K# A7 K3 k; u( ?\" j
  27. double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. ! Q' X( P- @7 K) z: _8 O* r: b( {5 r2 N: c
  29. . p7 B9 i1 R9 [; k1 ~//Lb层输出
  30. * c% I2 E3 U$ Gdouble LbOut[NEURON];* d7 n+ p4 M2 ~\" ^% }
  31. //Lc层输出/ K6 I/ a\" b  Q( C9 e* J9 Q
  32. double LcOut[OUT];
  33. ) k' H/ h2 M9 L# K2 y
  34. - d% R! m! R8 S% x. a( |5 S; _\" F//Lc层单元的一般化误差% ^9 I* ^) E& M
  35. double Dc[OUT];
  36. & }6 H* P5 G' v, I6 e! f# \# Q//Lb层单元的一般化误差+ I% V$ j% o  B) ^
  37. double Db[NEURON];
  38. 8 k) T* o, E. K) { ; ?. I- T& V0 A# ~: V6 H5 c
  39. //设置样本数据
  40. ' r6 F* |0 r$ y0 T% w8 d7 \$ lvoid setSample()+ W* T8 h, r7 H& W& F. N* F  \; z
  41. {
  42. 2 a3 S9 |# u* V! }5 N$ Q7 @+ w    srand((unsigned)time(NULL));
  43. & p( k5 ]' S6 Y1 o. F: g    int i, j;
  44. 6 R- N) \, {4 N/ B. ^5 a1 g    for (i = 0; i < DATA; i++)( C) m5 j: p& T( Q1 ]! c0 h
  45.     {
  46. 4 y( g+ s$ {; i2 N        for (j = 0; j < IN; j++)
  47. + K8 w% s: |0 E' H2 t        {
  48.   V: \3 P& j; i\" B: ]3 M6 e            La[j] = rand() % 1000 / 10.0;1 h\" N) h+ ~\" Q* U5 }3 B
  49.         }
  50. / z- X3 [' W9 ]$ p& d5 ]5 } ' L9 K0 c% o: J
  51.         for (j = 0; j < OUT; j++)3 \\" Y) b6 ]; s! `* q4 R8 \
  52.             Lc[j] = La[0] + La[1];5 U- c\" v) T, X' L, c& ]% G
  53.     }. k3 O5 d8 _1 V% W$ F* {
  54. }  e3 u4 Z3 s3 |4 D3 J9 l* D+ k# F, R
  55. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)
  56. - p\" {9 Y; W( j4 Avoid initNet()
  57. 2 a3 t: m4 J5 _  z/ o9 p$ Y2 n{$ x! e* V! W9 Q. f! F0 Q
  58.     srand((unsigned)time(NULL));! t8 k% H$ j& X
  59.     //两部分的权值设置随机值【-1,1】4 Y$ ?  T4 f( U: R1 i' l; F
  60.     int i, j;
  61. 1 c7 c0 ?' |5 U1 a8 A+ L6 p; ~* w    for (i = 0; i < NEURON; i++)7 K5 I( [  b& c' H' F8 `
  62.         for (j = 0; j < IN; j++)
  63. 1 N7 z5 h! |6 }- `. _) G        {4 p+ ~& N; y* r  V7 o6 p& h
  64.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;+ P0 \' t1 e) P\" t, e& X\" m6 H
  65.             Wab[j] /= 20;
  66. ) @$ V$ i( f2 B; v        }
  67. . t* K) m2 L) P8 I* @5 b , O& o6 i/ C% a
  68.     for (i = 0; i < OUT; i++)5 m- O; k. X\" b/ `  o/ S, n) n7 |$ B
  69.         for (j = 0; j < NEURON; j++)- r% o! r. `% d. _) s# A
  70.         {# ]& w. d9 S4 f$ c5 I# i
  71.             Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;7 W. ]; r; B% ]3 H3 T$ Y
  72.             Wbc[j] /= 20;( z4 @, H( X, ^  N) c
  73.         }
  74. ; `( X- z9 s# q7 }0 T. `     
  75. 7 i0 D! L) u9 U2 C+ p3 x% H    //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  76. 1 e5 W9 P) s7 l7 L\" Y    for (i = 0; i < IN; i++)
  77. $ _  ~: T1 d( u\" E5 v    {
  78. # o; l% y$ x9 b) ?         
  79. ( d% R& ~; c% G; j, M7 }( t        MinIn = MaxIn = La[0];
  80. . h. [1 G! |\" G. G% S- p        for (j = 0; j < DATA; j++)
  81. 0 |2 C( s& j5 Q$ h1 P% n        {
  82. * \' l* E6 c5 b            if (MinIn > La[j])6 @' ~- i9 s4 v2 `
  83.                 MinIn = La[j];1 Q# U7 i, B) {% t: v$ ^3 T
  84.             if (MaxIn < La[j])+ A- A5 K; Z. E( Z9 [
  85.                 MaxIn = La[j];( Y4 }' ?  G0 f
  86.         }
  87. % t9 A9 ^6 q/ l, s$ {$ }* |     3 B3 @7 L$ |2 C8 H
  88.          
  89. 5 M\" \$ B/ E( B) j    }
  90. + M/ K2 q4 R4 C: U. E
  91. - l8 H\" R6 x  L: R$ \    for (i = 0; i < OUT; i++)7 c1 b2 s4 {$ B$ w4 E7 F
  92.     {
  93. / b\" f, Q0 L0 Q* e7 W5 `, S/ l. ?         
  94. ! u. L; N; w. E: E9 x% f0 ~        MinOut = MaxOut = Lc[0];
  95. % z8 x; x2 l& \\" b0 M        for (j = 0; j < DATA; j++)) }. i\" q$ R7 x( ?7 C
  96.         {
  97. ) z0 v* T6 F, H            if (MinOut > Lc[j])$ [4 ^, {# b! p8 Q; ]2 T) q8 K
  98.                 MinOut = Lc[j];
  99. 5 e+ D1 d& b- O0 R( S            if (MaxOut < Lc[j]), O! z% `6 o) J
  100.                 MaxOut = Lc[j];\" t2 n' _+ I$ C
  101.         }  D5 h: L# J% j
  102. - ]5 q' I  e( e1 s' V1 d' Y  q* `
  103.     }  [1 |$ M1 s' a) `
  104. 9 m- c) f+ ?: |# Z* B
  105.     //归一化' w# C5 r; _4 T. E8 y
  106.     for (i = 0; i < IN; i++)
  107. # I2 |+ i3 f, L! J& R6 u1 U$ n        for (j = 0; j < DATA; j++)
  108. $ a% a, O8 V1 R& ^+ M4 P            La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  109. & _/ O8 m9 o  ^  i3 w, |/ o- c             ) v3 }2 i9 N9 n: A; P' j! D
  110. ( E2 A2 o* y3 S* V
  111.     for (i = 0; i < OUT; i++)- S% f8 O1 n8 c- ]
  112.         for (j = 0; j < DATA; j++)( b3 S  R\" @- s! \% D9 L) W
  113.             Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);# Z/ [( Y& H$ U( z! V- p. ^0 i% k
  114.          . N; J, h& G- F. A
  115.             
  116. 2 L\" r6 \+ e: {5 r9 x! @\" n * i3 i, c\" x7 h
  117. }# p+ ^- Q$ m7 ?
  118. void getActiveVal(int dataIndex)
  119. ; v9 Y, ]1 _4 Y$ F4 S\" d{  x1 `' ~4 S  l; }3 H% i
  120.     int i, j;
  121. , d, o0 h' w  g; a7 ~0 L* ^    double sum;1 z: t4 Q, A\" Q% Z: v! V
  122.     for (i = 0; i < NEURON; i++)6 s: t0 k) v3 a, g\" V
  123.     {
  124. 7 h% x' O: o  ]: i5 Y: Q- T        sum = 0;
  125. ' Q' G, f+ E4 J        for (j = 0; j < IN; j++)
  126. 9 O1 }$ P+ @/ }: F$ ~            sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  127. $ w2 K5 B0 M1 Y- C% v# x         $ ]! x$ o& U5 @( C- Y; z& M
  128.         LbOut = Fx(sum);
  129.   a: S' Q& @0 m; f  {
  130. : l# K7 C3 E( g( a    }. D5 G' N* s: }9 V

  131. * u2 o0 f3 R; _. i+ g3 _& L2 a( D    for (i = 0; i < OUT; i++)
  132. \" t* B+ f' x( h8 m$ i    {# Q2 F# A1 G4 _; O; g
  133.         sum = 0;0 b3 y' U9 ~$ ?8 l* i, ]
  134.         for (j = 0; j < NEURON; j++): U0 F; t& n) `. w# Q4 `+ R' c) c
  135.             sum += Wbc[j] * LbOut[j];$ k6 l5 G' d7 C; U\" r7 l\" u  P
  136.          4 _' o4 Z0 q2 O2 S
  137.         LcOut = Fx(sum);, ~/ C- |& S4 Z9 S* O0 Q
  138.     }& Q0 b& s. J& m% _2 x
  139. }
  140. 0 o/ Q\" Z2 `) G6 t4 _void backUp(int dataIndex)
  141. / d, a! c% f* H$ w# P9 ?{, C+ z! G! v7 M' _+ o2 b7 M4 N\" Z
  142.     int i, j;
  143. + h: {$ M\" P# f8 Z6 ?# S    double sum = 0;' S8 D9 Q( A6 ~! b+ M
  144.     //Lc层单元的一般化误差
  145. 2 p5 h0 x& v6 `9 o& A; C/ O9 i    for (i = 0; i < OUT; i++)! X9 t/ r- k% N7 n. a4 N, S/ i
  146.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  147. 4 X# p+ F. q) L% B/ k  h. C) y5 C; T
  148. 4 l( ^9 [7 B/ Z( [0 G1 i    //Lb层单元的一般化误差
  149. & u0 \7 \9 q! T- l$ E    for (i = 0; i < NEURON; i++)# T' {# f) u! c: p1 `* D6 Q8 S
  150.     {. L3 B' A9 C/ C9 t, \% S
  151.         sum = 0;* U; e- u) l* u+ \( F, A  m
  152.         for (j = 0; j < OUT; j++)9 W9 _) Z$ e( M% d! B5 X
  153.         {
  154. / [+ R4 O6 _/ X: B& c) h- v- ]            sum += Wbc[j] * Dc[j];6 A( d8 x, D0 {( H) t\" P: e) M
  155.         }
  156. ! d0 }. E* W7 m3 e. {/ P        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;4 ?: f. H. X\" s# O, b) z% S
  157.     }' Q, U2 D6 u9 {9 g+ s' \
  158. 3 O  H& {, d\" q4 f4 f# [
  159.     double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;\" g% |0 b) `8 G2 l) q0 V

  160. 8 z! K( g8 _! I! z, n0 c9 r9 @    for (i = 0; i < OUT; i++)
  161. . m1 T$ W/ s9 A, D+ w\" {- [        for (j = 0; j < NEURON; j++)0 v* Z+ `: u6 q* Z* k6 ?& P* C5 k
  162.             Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;3 d\" F4 [! m! e2 R; o1 C

  163. 6 h+ `( V% \) f    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  164. % _( d3 ~; B/ r# o/ q, r\" l. R        for (j = 0; j < IN; j++)2 G6 k0 O: e$ v# q9 ^* k+ ~
  165.             Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  166. ) m0 \, L0 f* n/ U 8 y+ y5 _: N/ e+ b/ A/ ?
  167.      1 l/ Q' v\" k: |: ]9 O
  168.      
  169. : L8 Z\" \\" i& U* d}1 o( D- m\" y% M5 _5 @: |5 {4 L

  170. 6 }6 w% j  s# v3 f  R; Pdouble result(double d1, double d2)
  171. 6 E1 W2 w- }8 ]1 {9 @2 a; K{
  172. % v( U0 D2 w7 ]4 p+ A    int i, j;. X& F\" C) z8 p4 I, f
  173.     double sum;
  174. 2 {  o; @  |6 ]$ C# I( U    d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  175. - |8 ~+ I0 e8 U. c8 j    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);' I\" O7 _\" ]6 m2 c3 c# E0 \, x2 Z- O
  176. : G1 x+ }5 T- L0 L4 _, W; X4 Q
  177.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  178. ' s, C2 B  ?, U) K# ]: i/ Y    {4 R( H/ {( a2 ?. b$ e4 }
  179.         sum = 0;         + S- \0 }0 |3 k& J, Q8 z% K. @
  180.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;
  181. # |% Q& d6 v* l) \        LbOut= Fx(sum);4 d9 z/ N9 ^; b$ {
  182.     }
  183. 3 u\" Z! f% \0 Z) P- e) N# K & t2 g. ?& Z2 O0 m6 A, G2 |2 t
  184.     sum = 0;
  185. ! M$ X\" N% |7 |% h    for (j = 0; j < NEURON; j++)* ^2 Q( A! K. J6 @3 s8 V
  186.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];. Y0 ~( L- b' S7 _# t
  187.      
  188. 4 H* [+ o& X' b' L! G    LcOut[0] = Fx(sum);
  189. 0 [: E2 C* x0 \2 M2 a     
  190. ; T. G! b/ H# N/ `) O/ q    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  191. . n, h7 t\" J- \8 K9 I. g: i2 x7 {$ s   w\" j* R' o7 z$ j
  192. + W! @8 T/ S  q8 J8 G( C
  193. }0 q/ U, j! u& w0 D- [: L3 _! V
  194. void train()
  195. : W' `4 y3 C# q0 r# o{
  196. # a1 }9 f6 L2 G3 M+ t# p! {    int i, j, no = 0;9 \* l' w4 g$ f( }/ D
  197.     double e = 0;% w. R) E- S4 x7 z% B% `9 t
  198.     do{
  199. 5 m8 O% Q( L+ ?0 ], V/ @0 T/ P) E2 _0 h        e = 0;
  200. 2 G\" i% |+ L  {$ I) v3 q  @        for (i = 0; i < DATA; i++)& T+ B2 Z  T- }( h& M
  201.         {) r( {' H( D/ G\" N+ Q9 a
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