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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!
0 P; ?# O) }/ @8 r. {ps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. 4 {* z5 t9 _  V: p3 }) n#include <time.h>' u( ]/ Z/ l& x8 Y; L, U4 V
  3. #include <math.h>, C4 m( a7 _, ^: y; V1 |( B
  4. #include <stdlib.h>6 R4 u, u+ [) e* j# G
  5. #include <iostream>7 B$ i# D( J8 Q
  6. using namespace std;
  7. 0 P- T& ?& G0 p+ m#define DATA  800/ C* b+ D5 G! q! E
  8. #define IN 2
  9. 5 K8 B7 J* s\" v) m+ l#define OUT 14 }) @6 A% F! S7 ^1 t3 p
  10. #define NEURON 45  G$ I8 Q$ H$ j/ U! f\" I
  11. #define TRAINC 20000
  12. 8 ~3 F3 @* j) s & W, p5 h4 X9 v
  13. double Fx(double x)& E% s( Q$ @; W% ^% l
  14. {
  15. ; m  p: U2 Q4 H' U$ `' o- i4 g    return 1 / (1 + exp(-1 * x));! }0 ]$ k( E1 Y/ j1 |& w
  16. }
  17. ; ~# b) i( Y6 I# s\" a# |4 R  X; T2 G//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层7 Z) F( j2 U. T\" Y4 V! }4 b
  18. //样本输入\" K% p# [0 y! S
  19. double La[DATA][IN];
  20. ( j\" r( R! j7 b9 e2 x$ i//样本输出
  21. 3 k6 u4 H& O) vdouble Lc[DATA][OUT];4 t6 ?# ?  j5 E7 H. Q- W
  22. //La->Lb权重
  23. % X7 N/ F# c' Y) u! Idouble Wab[NEURON][IN];* G0 Z1 F- ]3 r/ Q
  24. //Lb->Lc权重
  25. - y! C/ z; I' x  K! @& E2 y\" adouble Wbc[OUT][NEURON];# e  ?+ _, L! l0 ~  U
  26. //样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. 0 e1 c! d9 }\" b( cdouble MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. 4 n/ Y. U5 k2 B5 _/ c' x2 d
  29. / G4 H$ _( F/ o! B  Y//Lb层输出
  30. # c5 f( {6 b3 }2 u! B4 _double LbOut[NEURON];
  31. ! B( q# U4 r* n4 E+ X//Lc层输出
  32. 5 y9 X( q1 i# f/ L0 x1 Xdouble LcOut[OUT];  v+ T2 }: @8 }* W

  33. / b3 h0 _7 Y$ A4 M//Lc层单元的一般化误差. c% \6 X, h% x! `2 |3 T
  34. double Dc[OUT];
  35. 7 V% [3 _0 S; r7 q/ x//Lb层单元的一般化误差
  36. 9 n. u) C. ?* \5 C# R4 d2 x$ zdouble Db[NEURON];( J\" ?# d; W+ a) m4 H4 F) J$ p
  37. 1 z, Q* ?1 F/ v- I
  38. //设置样本数据
  39. 1 m4 o; A! Z# `* i# {6 zvoid setSample()
  40. 8 A! q0 e3 b: K  E0 A{* N- d/ [7 z* `: K
  41.     srand((unsigned)time(NULL));8 }) j3 Y/ `& W' z
  42.     int i, j;
  43. - W& s- y\" {7 d\" A    for (i = 0; i < DATA; i++)
  44. 9 a; c+ l6 m4 {3 e    {( c  E% ^/ Q2 |, ?
  45.         for (j = 0; j < IN; j++); r1 P( l5 r. m
  46.         {
  47. : ^! c+ b) k3 Q* x& S            La[j] = rand() % 1000 / 10.0;- x; Z\" Y! |& Y- c
  48.         }' [& n# \5 t  L% D: Q

  49. 7 {8 V% P; E; H# j& F: i        for (j = 0; j < OUT; j++)
  50. ' u* m4 _  {% e9 A4 c            Lc[j] = La[0] + La[1];
  51. / p+ E, o5 \* w\" J    }9 c- K0 F: N6 }\" Z( h
  52. }
  53. - W) X8 e6 Y2 X% u% [& Q//初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)
  54. 5 d0 Y6 v, K% u+ gvoid initNet()/ e' L5 U; z6 L
  55. {* R4 ?8 n/ k  n
  56.     srand((unsigned)time(NULL));
  57. , k8 {4 z: L' f  ^\" K/ J, v& _0 U    //两部分的权值设置随机值【-1,1】% ^0 f6 P$ X1 R5 q8 r
  58.     int i, j;
  59. ) [* a8 k. ^1 d( |    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  60. ( ~$ R' m( h* N3 s0 q1 \\" ~& _  C        for (j = 0; j < IN; j++)
  61. 0 @4 H+ {  m+ ?0 C; y2 {        {  }  P' X  c$ R2 i
  62.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;0 u# @& X5 f# A\" S% l
  63.             Wab[j] /= 20;
  64. ! L1 a# z( S9 O( L        }3 K8 y: ]+ E  I& B

  65. $ @, [/ r: P+ O+ v& f    for (i = 0; i < OUT; i++)4 w9 _( q3 Z+ {- \7 O
  66.         for (j = 0; j < NEURON; j++)3 A6 m3 D  C+ [6 x8 L
  67.         {: D, Q; U1 _( }4 r7 t. c; n\" p3 n
  68.             Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;1 I: p( M+ ]8 K, l3 X
  69.             Wbc[j] /= 20;; P& o5 |\" K! Y: {' ?
  70.         }
  71. - g( \  p- v# h( i- C  ?     . k1 N- o* E% Y# Q- H; ^. a8 g
  72.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  73. 9 j% y( @1 P1 l$ s1 g    for (i = 0; i < IN; i++)5 f3 I% _4 D/ h. k- U# e
  74.     {, V( F, F  _\" d\" d/ }- {! ?7 \6 y
  75.          
  76. . _9 p1 Z5 v* k' o        MinIn = MaxIn = La[0];
  77. 5 W9 G. d4 W% a0 m7 [: ]. f        for (j = 0; j < DATA; j++)
  78. 2 J, i: o9 z/ i4 q& i  i5 Y! P. j        {
  79. . J\" j( d# r8 B2 T1 l            if (MinIn > La[j])
  80. $ \$ t+ _+ j: q# E0 J: D6 ^                MinIn = La[j];$ o; d! L2 P& }+ J- G
  81.             if (MaxIn < La[j])
  82. 2 m3 v/ J. F* B7 M6 t                MaxIn = La[j];
  83. # I5 `/ a) z# v  U        }7 \; j\" \) ?7 o) ]/ V% O
  84.      
  85.   H3 W: p' e- y$ i8 s0 |         
  86. + J) Y# {5 d0 h3 u7 e7 t2 }    }
  87.   i2 T% L2 ?# A: ^4 s
  88. 2 o. `6 o# m$ O2 C, ~    for (i = 0; i < OUT; i++)
  89. * p4 e1 W$ ^4 p! a5 T    {* A. r9 T! a* \+ ^! _
  90.          
  91. : L! B5 C9 z/ L6 U) X        MinOut = MaxOut = Lc[0];
  92. & g7 N; G. y3 `% R        for (j = 0; j < DATA; j++)
  93. 6 i\" n8 A* z  M8 w        {# C0 ?$ X% k7 O( `/ T3 v
  94.             if (MinOut > Lc[j])
  95. # t7 X7 n- I& k                MinOut = Lc[j];3 F( m3 D& v' C, j+ F# Q
  96.             if (MaxOut < Lc[j])* w* p\" W\" R+ H
  97.                 MaxOut = Lc[j];
  98. 7 w$ r* B3 T5 F' d/ n        }5 w+ g. b1 [1 G2 y
  99. 5 w+ e1 T! U) I$ @& u% L
  100.     }! g1 ~9 ]0 |0 d: u* V+ T8 S

  101. . C2 j# j/ z6 i5 z# O    //归一化3 Q4 g4 I; ]9 N
  102.     for (i = 0; i < IN; i++)
  103. 2 \5 A# ]8 G: h/ `; R: `        for (j = 0; j < DATA; j++): Y3 v; z$ W( m9 l/ i
  104.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  105. 3 ]2 y& P! V1 W5 p3 x! N9 D. J# h             ) u\" {1 T, O/ N3 U$ I9 K

  106. ) M) U* x/ Z# @' ^2 l    for (i = 0; i < OUT; i++)
  107. $ R8 I9 V; K- B6 i. m1 G        for (j = 0; j < DATA; j++)! }) c\" {+ J7 t
  108.             Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  109. * g* ]1 u+ w+ `% S# |4 ^4 S9 `8 \         & k7 \7 I0 a) `2 L; M/ N
  110.             
  111. / b3 M8 b% U( h5 ~. d . E: C1 N# k0 _- h: r. d
  112. }' W\" s- ^* X1 H
  113. void getActiveVal(int dataIndex)
  114. * |  u0 O& F4 o8 l; l& J{2 g) z# F5 E4 p0 d
  115.     int i, j;
  116. # A* E. _% t, @9 ^    double sum;
  117. 4 K8 H0 ?\" K& ^4 B! o8 @( ]: P    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  118. 1 B& b' c  V- ~) K0 [    {
  119. 2 j2 q4 @\" x; v5 [. u% u( `        sum = 0;
  120. , O0 x$ [6 C' ^& ^/ q2 `- Q        for (j = 0; j < IN; j++)
  121. 9 A4 `1 M8 y4 T. N# o, O, n            sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];8 p9 k( f) B7 ]% a# J0 Z: T
  122.          & n& U% R- f8 h
  123.         LbOut = Fx(sum);4 Y5 p: [' I\" K6 ^5 J
  124. ; V3 y  V7 I3 \; |. }
  125.     }
  126. . Y. I\" N5 X' O. {5 @, J ! b# y) O* f# n* e% b
  127.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  128. , A* ?3 z: U+ g\" k    {
  129. 5 A* c$ N: t, O! ^1 c        sum = 0;+ l: X\" ]1 _7 k8 N- c! e$ P+ ?
  130.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  131. 8 A# [' L! k9 w\" ~* I            sum += Wbc[j] * LbOut[j];6 c0 U& G/ D2 k- }; T- E; L
  132.          ; Z$ y. g3 J4 Q
  133.         LcOut = Fx(sum);  F9 q+ q  t* E! |\" m7 D
  134.     }
  135. & @8 Q& O. q$ A}
  136. 6 n0 E; T; F4 k# a* ~5 |void backUp(int dataIndex)) c8 e  d/ Z, L0 Z
  137. {5 r+ k' p; ~7 }! u( x. }; G
  138.     int i, j;$ _- `  Z% Z3 ~2 {
  139.     double sum = 0;2 r' Z+ a5 I% ~' h) F
  140.     //Lc层单元的一般化误差
  141. 0 i3 S0 \3 F# j. O8 p    for (i = 0; i < OUT; i++): P; j& ?: R6 {8 {; q
  142.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  143. ' j\" U$ Q$ R: }& t$ H( ^/ o
  144. ( h  c! f: P6 q' ?6 S5 [    //Lb层单元的一般化误差# g\" r# f& e1 t, b, `% h5 V; l' u' V
  145.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  146. 0 W1 v\" u3 u/ H& ~5 _    {\" E0 X2 O) T; `9 o; f: G2 I4 l
  147.         sum = 0;
  148. ( g; Q# F2 [\" B- j9 t\" x+ d        for (j = 0; j < OUT; j++)
  149. 6 i) J( k7 f. M. \4 Y        {
  150.   `$ ]5 j  Q. a1 \            sum += Wbc[j] * Dc[j];
  151. ) z4 w& E9 O7 ^) z1 K        }
  152. : ^\" B' }* ?1 U        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  153. - r7 U2 b\" ~$ j    }& O+ @4 s0 p9 j; q( @6 ^
  154. 4 R- r9 C6 `\" P! W- f
  155.     double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  156. ( A; {\" {1 w1 c. P. j0 K( H \" T4 |7 Q! e9 L- o; b
  157.     for (i = 0; i < OUT; i++)\" H7 f  S: ]& P' i4 S2 g/ l
  158.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  159. * c; N) g1 D4 h$ Y2 y7 x            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;7 |\" N7 _; d9 Q! L5 }; p, s

  160. 1 X7 W' E\" n) @    for (i = 0; i < NEURON; i++)% a' H* T4 }* H3 v9 {# `2 ~
  161.         for (j = 0; j < IN; j++), d2 L, l7 C$ x$ j% d  Z
  162.             Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  163. 1 I; q1 ^* h1 @ # J1 I5 D, f' m
  164.      
  165. ' I! G' c' L( \/ N7 a$ O8 b     , l& U& A; L\" t& l! e9 D) d
  166. }* l. c1 y- c% X: L
  167. # u% S( X8 \# V5 g
  168. double result(double d1, double d2)6 Q9 ?) i9 [% S2 u! f* z4 ^3 ?
  169. {5 A8 {& F/ B$ [$ C6 u6 m\" Y, X
  170.     int i, j;
  171. + X\" b* F8 Z& R( k; v) \    double sum;+ t: `: e, Q! }  {: i# P, p
  172.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;8 b* C! H* ]3 B
  173.     d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);
  174. # d+ S! @1 j- j. @9 z; C) o 0 R& `, X! w' E0 B9 E
  175.     for (i = 0; i < NEURON; i++)' ~$ J0 _+ D4 R* \
  176.     {  j8 k; `9 d% d: `
  177.         sum = 0;         
  178. 3 u9 K: X: v3 s\" P! c        sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;3 P- l$ u, ]- i* y4 ~\" F0 i% t
  179.         LbOut= Fx(sum);
  180. 3 z5 W9 m$ f! ?( R0 _2 y/ N+ m    }: v- h. o0 C: `$ ]

  181. / o8 j& ^' B, @: c- ^: ?$ B, |    sum = 0;
  182. : t# I6 B. ^! Q' m+ \( P    for (j = 0; j < NEURON; j++)
  183. 5 i6 a1 r0 z1 a* ?        sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  184. 9 S  g9 V, a  D' ^+ q$ p1 ~$ v* ]     ! j  ~2 F/ T  ?% U5 b' a
  185.     LcOut[0] = Fx(sum);
  186. % z$ c\" t9 h\" a; t1 {# G1 v     
  187. , o* V6 B, E& @    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;: y, i* C* M  `: |# E  Z+ H6 [

  188. 2 ?4 W( R\" v- k7 I\" G2 z % A1 t\" {% s: e5 b' r+ n* u5 M
  189. }
  190. + }0 R# S' T6 V0 Hvoid train()# w! t- g- ~6 O; l! I: H
  191. {
  192.   \0 c  l2 h) m    int i, j, no = 0;\" }) H- {* u! L5 N  T
  193.     double e = 0;8 B! m# w: _6 j
  194.     do{
  195. 9 G4 m7 }% E1 y# |        e = 0;! T8 n4 T3 J: Y2 g$ i6 y' r6 M2 @5 m
  196.         for (i = 0; i < DATA; i++)
  197. # t5 y( X, q. ?        {
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