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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!! \1 H8 m% M( y5 g
ps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. ( O2 V6 J1 T- g5 q% h0 g: J* Z#include <time.h>+ s* |2 h: V7 i1 q4 v8 `
  3. #include <math.h>$ O; j4 [$ g- ^( f
  4. #include <stdlib.h>
  5. ; m\" `* q0 x$ D; E/ I0 j#include <iostream>
  6. ! H3 [9 e% ]  g$ ~\" L$ R. G/ D2 E: vusing namespace std;/ h- k) \5 g. |( Z, {
  7. #define DATA  800
  8. ; {' c+ C6 E4 x% u% P#define IN 2
  9. 8 k7 P. P, l5 v#define OUT 1
  10. & `$ G) }  x+ {#define NEURON 45\" m4 W\" F# |% j' r1 S. B' {
  11. #define TRAINC 20000
  12. / Y( n- p& x( s/ B, ~. E! Y4 e7 A # \; |8 y/ e( A, O- J- O9 q
  13. double Fx(double x)6 E% ?7 p. ~# [( n$ Q
  14. {# |& E- m* d; W/ @, g. e
  15.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));0 N! s4 A5 T- v& h5 K
  16. }$ p- C! j5 j$ y
  17. //La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层) {2 a, T* ^) r& [+ [+ D
  18. //样本输入
  19. 7 V( b# [( @: L& H' {# wdouble La[DATA][IN];( S; a+ G: h  J+ Q$ p. C
  20. //样本输出) S  E! f: m# n5 V4 ~4 Z6 t
  21. double Lc[DATA][OUT];
  22. ' Z; Q* `( j  p7 [4 D\" D//La->Lb权重  @2 [$ p* o: w\" o! v1 w/ O+ e  H
  23. double Wab[NEURON][IN];6 k/ \6 t# s0 x: u6 h8 G* Y
  24. //Lb->Lc权重
  25. 0 H6 n2 j1 b6 U6 Mdouble Wbc[OUT][NEURON];+ G. f  B9 i2 i
  26. //样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. 3 }; i. a5 R& I$ M' k& ]double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. - e# e) d3 ]( T0 N\" a- a4 p8 g% t
  29. ! H! k- G: D+ [- z2 S- L1 t//Lb层输出. I- X9 h, v0 M6 v7 l- P
  30. double LbOut[NEURON];& F0 }! d0 C- G( _
  31. //Lc层输出- ]) I: p\" Q/ z( z+ o; v
  32. double LcOut[OUT];
  33. ! x8 _% |, E$ ^' _$ E; l
  34. 4 G- v! f4 T6 I9 f3 I# {//Lc层单元的一般化误差
  35. , W. b' Q7 i' i7 x3 x5 O2 Odouble Dc[OUT];
  36. 3 W8 U$ ^2 E) e2 O//Lb层单元的一般化误差! {- X( F$ S. ^9 |3 D: s8 _
  37. double Db[NEURON];8 D6 Z7 v* I7 v- q+ l, j! R! T

  38. 6 P4 l( W1 ?3 n$ M9 ?//设置样本数据
  39. 4 K3 P- D2 Y' g2 dvoid setSample()  |% W2 g3 s1 C% m# H  T- s4 @
  40. {
  41. / z! I: u- _' o: `, d+ K: }9 V' h    srand((unsigned)time(NULL));
  42. : O! H, S. H+ w    int i, j;* M, o/ o' I. X) a' h* h9 |! C
  43.     for (i = 0; i < DATA; i++)( m0 U3 }4 Z3 l\" u* u: w
  44.     {( D* p6 ?( S0 z0 V3 `2 R0 K
  45.         for (j = 0; j < IN; j++)
  46. $ U  C6 h) c, V* l  y6 m        {) Q; e  n- V  j( d# y2 v: Q
  47.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;* g( E, b3 w9 n1 \5 R
  48.         }: g$ c, L0 {8 Q1 N& T# d: j0 T
  49. 8 `! D- W& q  \* I& i
  50.         for (j = 0; j < OUT; j++)
  51. ( v  p5 X+ X( D! J            Lc[j] = La[0] + La[1];
  52. ) \& Y\" H) Z  @0 O- n    }4 L: L! u) E; }$ \
  53. }
  54. 4 O7 m: v  Q9 B' z; I7 o//初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)& l; m& G7 M! o4 y  _% g
  55. void initNet()
  56. 1 q/ Y( |\" P- u\" c5 j. R6 Z+ _{0 [\" Q) H2 N9 B  b* V+ l
  57.     srand((unsigned)time(NULL));
  58. % ]  ~4 {. M1 I& w# C5 p. Z    //两部分的权值设置随机值【-1,1】8 K0 x) c7 H% P. J( c
  59.     int i, j;
  60. . q+ E- E$ z* b- ?4 T    for (i = 0; i < NEURON; i++): `$ b\" h% N. f# D
  61.         for (j = 0; j < IN; j++)) X8 R: H1 V) R3 U) I! o
  62.         {# D. \4 z' M$ _( R% J6 T! j: L
  63.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;$ o8 j; w  o$ ?* p
  64.             Wab[j] /= 20;
  65. : K  [& H\" F+ f7 N$ [        }
  66. % n  _\" Y- R; Y; }% a + D* ~) n: {. e
  67.     for (i = 0; i < OUT; i++)2 G- G1 A/ c0 n+ d5 ~+ z
  68.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  69. 0 ~; T5 ^. f1 F3 w/ @4 H        {( h- G9 m: ]; G
  70.             Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;- S6 F+ K7 R1 A! y
  71.             Wbc[j] /= 20;2 O7 d* \8 }2 C( u( O# {
  72.         }6 j( l1 N1 [) u6 \* ~) T5 T$ z4 l
  73.      
  74. & `1 M, G: M: U4 F9 f0 Q: q    //找出每个向量最小最大值,并进行归一化$ G! Z6 f1 }6 s+ [
  75.     for (i = 0; i < IN; i++)
  76. ) B* u5 @. R8 Y* W    {: V6 S6 X1 y& T/ N) }
  77.          
  78.   L! }* o) b8 R7 Z3 d% \        MinIn = MaxIn = La[0];& A9 R2 V  ~. I\" r: C! I
  79.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  80. 5 x  G% u. @* T1 v& ~        {
  81. ! V$ R+ b' [& W! J+ g( A) G& T            if (MinIn > La[j])
  82. + o7 y8 _4 t7 Y' |9 Z! z                MinIn = La[j];8 V  I: Y! n; p9 r2 F: ]
  83.             if (MaxIn < La[j])/ U6 X9 |2 a9 a/ X2 b% e; p
  84.                 MaxIn = La[j];  b- u1 ?( b; e
  85.         }) D5 f$ q& T+ N2 l
  86.      / p) F$ `\" B6 N+ ?$ {* t4 a& q
  87.          : ?, K* g. m6 J! P! I0 z% Z( X: Y
  88.     }+ `( J\" i3 l% [# A

  89. ; b' w  N, D7 \$ x    for (i = 0; i < OUT; i++)6 B# i, g' q1 }+ g! @! D% O: G
  90.     {
  91. $ Y1 _; e$ B! o         
  92. ' s% k9 p, u% A) A        MinOut = MaxOut = Lc[0];. z0 e, z) e2 b1 n
  93.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  94. 7 B& G1 \0 U$ G# z  k! n        {
  95. 8 b9 g6 n9 v- O+ E' G7 u            if (MinOut > Lc[j]); e' K- L8 R& }( {
  96.                 MinOut = Lc[j];
  97. 0 `3 E& o# E! ]; s! i/ w0 Q            if (MaxOut < Lc[j])
  98. 6 K+ X# W2 {% I7 }. D                MaxOut = Lc[j];) d& h* M3 t! l7 ~6 _. b8 X
  99.         }
  100. ) j8 `( [2 k. e- c4 A5 I - d+ _: H0 o! \- y# Z
  101.     }
  102. : C% e9 X, t: l * N$ F# h7 h' N7 j- s. r4 [: v
  103.     //归一化# G\" B5 q\" p6 ^7 r; K
  104.     for (i = 0; i < IN; i++)
  105. ( A2 `9 X) k/ M        for (j = 0; j < DATA; j++)4 J\" _! [$ _; s: I
  106.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);\" e\" s1 ~& ~0 U) r
  107.             
  108. , x- h2 m( `. m; c  K( r * x* T1 L- O; q; P/ F* P4 O
  109.     for (i = 0; i < OUT; i++)6 E\" {) F- v2 `# P0 c
  110.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  111. ; E2 U# I! C) m\" ?8 t& N1 L: U/ |            Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  112. * L' G- r+ W) l& F  y# F         
  113. + K5 |: A1 }, ]% B) S% _: E; ?; X            
  114. - O! D\" [+ i\" n5 x
  115. . G# h$ m\" ^3 f% e5 I}2 m$ g+ G- c+ @4 L; f6 l4 |* A
  116. void getActiveVal(int dataIndex)
  117. \" z5 {9 G# }0 |9 ]; L$ s{
  118. 8 s0 M/ o\" t. V; c    int i, j;9 ]\" A: }: D# B: x5 \' ?/ g! j
  119.     double sum;
  120. ' |) i2 r/ b* u9 O' V; e5 [    for (i = 0; i < NEURON; i++)' X2 }3 a5 c% `2 ~3 z# \2 p
  121.     {
  122. ! V2 H; o7 f3 ]8 h# n* Z' W- W        sum = 0;, V$ H5 H$ k8 n
  123.         for (j = 0; j < IN; j++)
  124. 9 \+ ?/ ~1 ^# L3 h0 D$ O$ G( ?            sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];5 w$ V+ C5 V# G7 g
  125.          
  126. : Z4 a; [5 y% U1 U! x9 _% v1 @/ w        LbOut = Fx(sum);$ o5 {, i, o4 N6 Y2 L

  127. ) V9 F6 p/ S0 F! E: }    }: r0 i' \' b3 }, ~8 d+ d\" I
  128. . l' q8 n- f; ?# P0 B\" I) P
  129.     for (i = 0; i < OUT; i++)1 q  D+ J- s3 y) h: W2 N, @9 d/ A
  130.     {
  131. 9 P7 A& G. D( F- p) u' g. D        sum = 0;: [* C& X* J& h- r; b
  132.         for (j = 0; j < NEURON; j++)- M+ d; g# T4 A! B; J$ [
  133.             sum += Wbc[j] * LbOut[j];\" Q* _& W4 V* H4 g* \7 r
  134.          1 F; M6 d, B7 n( g\" ^& T
  135.         LcOut = Fx(sum);8 y, E/ s6 z4 A
  136.     }
  137. 7 T* `. |. l$ S- X+ \: X% f}/ M\" U7 ~, J8 D# j9 D8 W
  138. void backUp(int dataIndex)- }( j% R\" n5 t
  139. {
  140. 6 J; \: d! Y; r4 W9 ?    int i, j;
  141. : O+ _) g( ?* B& }    double sum = 0;3 v) P5 I. b9 F/ [\" {
  142.     //Lc层单元的一般化误差
  143. 6 O3 t# x% r( w1 q    for (i = 0; i < OUT; i++)
  144. $ T! D0 {: k7 h7 A# i1 ~        Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  145. 6 o: ^\" o2 W9 o2 P
  146. 7 i. B8 ]) z; q! ^: V/ g    //Lb层单元的一般化误差
  147. 0 d0 ^# R( B' z6 d/ R, e4 D6 j. m$ [    for (i = 0; i < NEURON; i++)( }6 R/ `* b  H& v& ~  F( `8 m
  148.     {+ C# Q/ [+ s& k9 t# Q! ^2 n
  149.         sum = 0;
  150. 5 ~1 S( U0 @\" B7 J. c$ n* t% Z        for (j = 0; j < OUT; j++)
  151. + \# O: j2 F1 m\" u/ x  b7 I5 [        {
  152. : H0 G9 [. R, ]3 E5 ^            sum += Wbc[j] * Dc[j];/ b' s7 [! ^: e; N) W2 w
  153.         }
  154. \" S  k4 W, c# S  r1 p. r\" A/ H        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  155. : A5 B, w- Y\" r9 B5 H1 b8 Y    }' \$ W( W1 E$ _

  156. 2 K8 h5 _9 v) |, {    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  157. 9 L4 `7 t3 `- u% [$ D5 v' f
  158. 5 `$ ?4 L8 h2 F8 e    for (i = 0; i < OUT; i++)\" q\" h( {6 g9 @( Y
  159.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  160. & K. k* W! J9 _; @            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;; W6 {7 Q9 o/ ]# y) S

  161. 7 U# U\" A; a& P9 A  U    for (i = 0; i < NEURON; i++)# f6 ~& @0 }/ J# K
  162.         for (j = 0; j < IN; j++)
  163. # o* t8 J  I' x' {# h% V( d            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  164. - D. p) H; T, A- s( o: E$ p
  165. % Z. {# s3 B\" K     
  166. + U! Q8 v5 d; r) S; Y7 |7 d$ u% |     
  167. 5 z; `. X; T0 e) \7 S}
  168. / O; I5 s- @+ s\" L
  169. . c. f$ l0 V( \2 B* Q/ edouble result(double d1, double d2)% W, W/ p5 g4 K, |5 @5 U# j( `
  170. {) E( n& ~& H% ^6 l
  171.     int i, j;9 }, ?: {4 b. u4 s& @
  172.     double sum;
  173. # A\" f% @2 \( u8 |: u- h8 f, R1 X    d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  174. * K\" g, c2 i, e. Q! f: Z. e    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);\" e9 k+ T/ l1 c9 p8 w3 S6 ^. T& I

  175. ' N4 K1 c1 ?+ [& G    for (i = 0; i < NEURON; i++)4 e2 W' u( q9 u7 R
  176.     {. }3 _: G  e& J$ ]0 ~
  177.         sum = 0;         $ c5 H\" Y1 w& D
  178.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;+ A  s) a, D. W; z. Q/ z. |) y
  179.         LbOut= Fx(sum);
  180. 2 W# R0 [/ r! F\" @5 S6 W    }
  181. ( }5 ]& O* y( F  ?- y$ v& z1 \/ t
  182. , F8 f) d  E& ?, M    sum = 0;3 ]  _: ]5 B  p! p+ f( ^' t
  183.     for (j = 0; j < NEURON; j++); m  K- w; J  V# D9 L& Q: `* Q
  184.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];9 y. z# z* b* y0 R\" r+ w5 }$ f
  185.      
  186. 6 F+ ~7 b/ @; Y2 V( _& U; \; d4 @    LcOut[0] = Fx(sum);
  187. ( R% l# U! J* E) A3 X# z     
  188. 1 q% E' i4 `% [: w+ `$ j    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  189. % u5 Q$ `9 [6 s/ _1 N
  190. % R+ C  D) z- A9 W1 S* z6 q8 j4 H) f
  191. * s- B7 O, H, j4 `9 J}
  192. + |0 _  k' Y3 x0 j* a- p0 J' Qvoid train()
  193. % \0 c( h: S/ B/ c2 @\" w0 M& |2 Z{
  194. # j% J0 t3 \) c8 e# s  \4 F2 a1 b3 i    int i, j, no = 0;
  195. # [* c2 C+ F% S+ w. z* G    double e = 0;
  196. ' f8 i% ?$ T5 m  f( U3 j    do{, k  I  O& \! B
  197.         e = 0;
  198. / O1 ^9 h6 q7 r+ p\" P        for (i = 0; i < DATA; i++)
  199. + K$ y# p1 X7 L        {3 P  j! s0 N; ?\" `7 |
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