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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!
7 S& D! q2 W  bps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. / u\" o+ ]* A  ~  k#include <time.h>
  3. ) k1 c* t! }: E; ~+ E( V#include <math.h>
  4. 4 ]' D2 Z' |\" B8 ~2 s$ @) g. |#include <stdlib.h>
  5. + O; j3 v* K7 I! w# u\" \#include <iostream>/ K2 t% i$ Z6 z
  6. using namespace std;' F! }% Q/ C( @8 j
  7. #define DATA  800$ O- @; n\" J% o$ n5 ]! f# y
  8. #define IN 25 Z' t3 [) `/ B
  9. #define OUT 1
  10. 7 W% ?& n* d5 q* X#define NEURON 453 |' q9 [+ i) s: Q6 r& Z
  11. #define TRAINC 20000
  12. 5 g) |+ F0 _* n/ ^ 2 \' ~/ j\" @& i! T! z
  13. double Fx(double x)) j6 J+ m. W' ~. g4 S
  14. {
  15. . E- V+ A: I& M+ D4 F, ]! h! G    return 1 / (1 + exp(-1 * x));
  16.   J+ N$ H6 V8 N% I5 G1 P+ E}+ v: c7 S  e; M- y7 c, l7 m# g7 y
  17. //La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层4 [- v  j- I\" O# e' d9 l5 A& h( ?
  18. //样本输入
  19. * N4 \0 T' v$ J! y* A9 Q0 G& bdouble La[DATA][IN];
  20. 9 _9 S8 j+ ?5 I//样本输出
  21. ' v; C0 o6 N) q) w' Zdouble Lc[DATA][OUT];  t% M% [$ C- K
  22. //La->Lb权重9 y9 e2 g$ W9 i* C\" b7 ?
  23. double Wab[NEURON][IN];* N3 A% _0 h! |8 a$ W% _9 F
  24. //Lb->Lc权重
  25. 7 P1 R- p4 V( Udouble Wbc[OUT][NEURON];
  26. / C9 m  L) J8 |+ {# b//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. % V- o! K3 ^# xdouble MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. * V/ Y: t4 c2 l: u* @0 u
  29. / i+ X( m6 a; U\" o2 j( h//Lb层输出
  30. % \# I  C/ K$ v$ t3 m, Ddouble LbOut[NEURON];
  31. 9 c5 o  i# N! r' z//Lc层输出  o* z8 w9 R7 d9 d- n
  32. double LcOut[OUT];
  33. / M; T: t' u3 Z: \+ T
  34. 0 {8 v; a9 W& H8 I//Lc层单元的一般化误差
  35. : W7 v  `& o* O- Ddouble Dc[OUT];
  36. # u1 \\" H% q* K- b! g, U5 a+ L\" m//Lb层单元的一般化误差/ L% K5 ^* ]8 A& N' L  d; V
  37. double Db[NEURON];/ J/ H) Q. M  Y6 {7 `8 h/ K5 d
  38. 3 v+ z  A) d\" f# p! W# Z
  39. //设置样本数据* g% C9 F) }) V% H' V* n
  40. void setSample()
  41. 9 P' X! z\" [9 M9 c) e, E/ I{8 C8 l2 K: s$ l; v  i$ {
  42.     srand((unsigned)time(NULL));
  43. ! w7 ?: \\" t& U) `& I9 L    int i, j;
  44. 2 ~0 R$ t\" q) Q0 j+ z+ [\" r: b    for (i = 0; i < DATA; i++)
  45. # ~8 r& T, B2 {    {/ V5 Z. S9 V9 g6 O
  46.         for (j = 0; j < IN; j++)7 U. M  E* d% O* W4 |5 C; ^
  47.         {/ Q4 K7 K0 {4 v1 P: R
  48.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;
  49. 2 g9 Z' j1 J3 ~$ _* ?4 R$ g/ Q        }
  50. 6 C+ W4 w% `, h. q! ~8 k+ \\" @; s! E
  51. # d/ }  Q& s7 n5 C7 g+ T& ~$ n        for (j = 0; j < OUT; j++)
  52. ( H6 z' F5 I\" D# c            Lc[j] = La[0] + La[1];7 d+ y\" w0 X2 q+ o
  53.     }
  54. / Z. g  H1 @2 Q, Y* O}; j5 u+ F- |5 R4 i( Q% @' r0 O
  55. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)9 n; {4 ]  |+ G2 P; b% K
  56. void initNet()
  57. \" n5 ^5 f3 }4 ?; F\" L1 g' H{- l- m5 w: a) W. N1 G, C
  58.     srand((unsigned)time(NULL));1 ^( @( U% |6 ~: c# I& x
  59.     //两部分的权值设置随机值【-1,1】) q# S5 ]* j6 u# w: F7 S/ D
  60.     int i, j;7 W4 L0 R6 R% W0 b$ N
  61.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  62. & |6 O  E9 Z3 T6 T, z; S        for (j = 0; j < IN; j++)3 _$ X% t! n4 W) D
  63.         {$ `7 y9 X6 U4 A4 K, E\" i) Z' ^' T
  64.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;( Q( o! q7 D9 ?; S( s' ?
  65.             Wab[j] /= 20;: D4 C: \! w/ u3 D
  66.         }/ X8 l, u9 t* c+ M; T
  67. \" B% E\" R8 e! L1 [4 Y6 f4 t
  68.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  69. + E0 c1 j4 W) V( W        for (j = 0; j < NEURON; j++). x' O' U; {6 t. y. r9 o
  70.         {/ _+ K# ^* @0 }
  71.             Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;
  72. * g# x+ Y\" P9 e* ]            Wbc[j] /= 20;& {% u& r( j  ?, M( G# T( B/ Y# M
  73.         }
  74. ) ?+ J  j0 F/ U- I     ' |% y9 }\" M# J$ Y0 o: N
  75.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  76. 2 z0 U\" i\" B# M; \& G1 d    for (i = 0; i < IN; i++)* S; L  M0 R- j
  77.     {7 B. I; i! y' X$ z8 q( U8 g
  78.          
  79. 4 Q\" b4 d8 ^% h2 K% o4 F        MinIn = MaxIn = La[0];
  80. 0 G$ _6 X$ e3 m( ]) I        for (j = 0; j < DATA; j++)
  81. - Y% x2 m' K4 p! D5 j' K        {
  82. 8 u& p! N& w! F5 D/ y  [            if (MinIn > La[j])# H$ }+ y$ c0 h$ \
  83.                 MinIn = La[j];
  84. / U, v* l6 |% a) J7 u, W1 n            if (MaxIn < La[j])/ r- ]2 [\" m( o( |
  85.                 MaxIn = La[j];3 ^& M* n. O  z0 w% R2 W
  86.         }' n) ~* d2 u6 V2 G/ ?' C$ c
  87.      # ]& S, f$ @& Z# f7 h
  88.          
  89. , N, X- u' s, y5 H' n    }+ H4 i8 n4 q2 ?& z$ U
  90. ) H( o; ~% l' h8 n+ W4 z
  91.     for (i = 0; i < OUT; i++)2 \' p& J- n\" b1 g8 G' q+ H0 @9 E( L5 ^
  92.     {
  93. 8 `+ e2 G/ H  q/ D\" j0 C5 n, F         
  94. / ]1 H\" _\" ?6 n- c3 Y6 q+ X2 t        MinOut = MaxOut = Lc[0];\" f\" g- ~. J# k- C
  95.         for (j = 0; j < DATA; j++)8 G$ D' B. Q* D
  96.         {  E! v1 T  s  G: e5 Z5 P
  97.             if (MinOut > Lc[j])
  98. / F& o( s& ^\" ?' s. q3 m4 c                MinOut = Lc[j];
  99. ; K! I! ], v) D- N4 }            if (MaxOut < Lc[j])5 H\" Z5 u\" Q& q# ~
  100.                 MaxOut = Lc[j];# O% D0 @  c\" R4 K2 |
  101.         }9 ]5 U7 G& s3 R3 L$ N
  102. 5 [( `7 u% r' E6 V/ ]
  103.     }
  104. + o/ h8 l\" V& |6 c5 ?( \
  105. 6 Q! y/ W  }9 p4 l7 P) j    //归一化. w9 {5 F; ?1 W9 q5 G0 `
  106.     for (i = 0; i < IN; i++)
  107. . u2 S6 V* v/ }: G' H        for (j = 0; j < DATA; j++)
  108. 2 R8 O# B- o, }5 b+ y0 B            La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  109. * J* A5 U' `( ]9 _6 Z$ D0 Y             5 ^9 S9 k+ E6 `0 [, O
  110.   l3 ~  ]2 ?7 P$ f
  111.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  112. 5 ^7 N! s* m% N4 G) `' o3 e# j4 v; a        for (j = 0; j < DATA; j++)
  113. % E5 U' B1 [' O4 ^; d. K            Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);% G6 c: v  n# v# ?* y, f
  114.          # A6 ^: }- A1 i; x
  115.             
  116. & u! f9 d$ M+ P, _' S6 ^
  117. , c: r0 S; k. n) A}
  118.   a$ B2 P7 K5 P4 G4 k9 a! {) `4 L' t$ o' Bvoid getActiveVal(int dataIndex)
  119.   u4 a8 X/ L  |3 k, W! \{5 _+ Y& r. u9 U7 g
  120.     int i, j;9 d5 G1 W, J6 S4 ], D
  121.     double sum;; a& _6 h. n. t6 r. b8 {( J
  122.     for (i = 0; i < NEURON; i++)( I$ |+ K7 J( Y' r. G
  123.     {) R3 l# _9 u! A- S2 f\" V1 W# Z
  124.         sum = 0;+ R: Y  f5 q# S
  125.         for (j = 0; j < IN; j++); Y7 \* g3 s1 I8 L4 l6 Z
  126.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  127. 2 M5 r1 M+ w+ v% w+ e% I' y# ^# U% F         - Q9 H2 m; s\" b1 Z+ x! r
  128.         LbOut = Fx(sum);
  129. \" ?1 a* |8 f* u2 L+ _
  130. 3 ?3 |' W: |0 o$ g    }\" y% n' c8 {0 V& m\" T

  131. ! P0 {+ x+ [& u( p& r    for (i = 0; i < OUT; i++)8 }# `) o$ X& G& F& q, [
  132.     {, {( c/ q& @3 b1 ~. |8 n  S0 w
  133.         sum = 0;2 k8 N& ~1 P; j8 Q
  134.         for (j = 0; j < NEURON; j++)  m5 e% o\" h7 D+ R1 Z
  135.             sum += Wbc[j] * LbOut[j];/ g' J\" P! a/ p- z6 Q
  136.          : L% y' |: o  j0 a' e5 ]
  137.         LcOut = Fx(sum);
  138. 9 C* v6 d\" D6 i0 W2 M' N, ^, t: D$ C+ s9 |    }4 d5 N* P6 A0 |$ Q; \0 p% |+ d4 c/ C
  139. }
  140. : r6 X$ W. L. e3 V: J/ K* B( Zvoid backUp(int dataIndex)
  141. + d9 \3 y5 l8 R{# W  W* {+ w' Z  E9 }  J
  142.     int i, j;; @0 ?: X4 |2 a. L7 R$ _9 P. z
  143.     double sum = 0;$ Y. t4 R4 W( [/ ?: g- z8 }
  144.     //Lc层单元的一般化误差
  145. 6 l% N/ g4 o) {, e3 M9 n' @$ u0 g2 ^    for (i = 0; i < OUT; i++)1 ?\" v\" L. m. d; ^
  146.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  147. , o6 k+ M- a  M) w/ \; P; R
  148. % X. D1 ?' G+ G! o    //Lb层单元的一般化误差
  149. , d. S! {+ U; g: k8 f    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  150. , M! p: W/ v/ p; b* v    {
  151. % r7 g* j( o! k\" G' ]. U. \  V        sum = 0;
  152. 5 m6 C! f/ T5 Y# F- p        for (j = 0; j < OUT; j++)' G\" t+ c  A\" ]4 V% ]
  153.         {5 ?- d9 ~. ?7 I* J, |8 D
  154.             sum += Wbc[j] * Dc[j];3 Z\" p. q0 C& ^) o$ l$ A
  155.         }; d6 y1 A' s0 D) e* f8 N* y4 F
  156.         Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  157. 7 }) e- v0 u8 s    }
  158. 5 y8 Q3 S. g7 E  j9 u
  159. 0 P* E0 }\" K4 A# c! F' m8 A3 n! o    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;) \, n1 j4 E$ V# y

  160. ' Y+ W5 x* T5 ^9 R- y) H\" H( U; f1 V    for (i = 0; i < OUT; i++)7 N; D0 K* P4 S' z' ?
  161.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  162. , d: S+ n) q* l9 d# g$ O            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;$ A  p  c- U4 j. @/ P
  163. ) h. s& l( d* |2 x8 C% c
  164.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  165. 2 c8 X1 u' _  l$ i        for (j = 0; j < IN; j++)
  166. * ?8 g5 M, v+ B0 X6 _3 N+ g. i$ s8 D# A            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  167. , y2 I. Z# W8 { : z1 S4 {: |5 g\" O# @; X
  168.      
  169. 1 \& @. ]\" A% j$ z  A* h8 Z     
  170. + `# K; {, \* Q0 U4 K  B& k\" Q}; C6 S# @0 U7 L1 n' \  l9 V, ~% v

  171. 1 y1 P4 ^# ~\" @5 ?4 }' mdouble result(double d1, double d2)
  172. : @8 e$ K$ d; ~( U# {{
  173. ! u  G3 e3 d* `9 H; D0 l    int i, j;
  174. % y' T! Q4 w9 O7 r4 S4 X    double sum;
  175. 6 P( K: I. X6 L: a- S% {! d; u    d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  176. $ o6 e  {+ y# z' b    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);, u! @$ [. y3 p7 c! \

  177. 0 g! A( m  Y' r) ~/ u    for (i = 0; i < NEURON; i++): ~; d9 |9 ], [\" a
  178.     {% s6 a2 S$ H% L* ~2 f
  179.         sum = 0;         
  180. ! E/ ^' m1 ?% y9 J1 W, o$ w        sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;0 y- R7 c+ [3 D  [# D7 x
  181.         LbOut= Fx(sum);$ k! _% C! v: Y- j/ Z. g- ~0 t
  182.     }! ?: n9 Y$ M- S! }! Z6 f8 A
  183. & D; [' q6 z, g8 x' X
  184.     sum = 0;
  185. % w) D0 E/ D; e    for (j = 0; j < NEURON; j++); Z( ~0 c! X$ l) x+ W
  186.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  187. 9 ^3 ?, F. V4 p2 b# i     \" m( r5 u8 u' u' S# a
  188.     LcOut[0] = Fx(sum);7 ]. K! K* H5 L& W
  189.      * w% A3 b8 T' D( U1 j
  190.     return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;* [6 r# u' K5 {, Q7 U& J& B\" _3 n

  191. 7 o+ j, E! m3 @# `
  192. 9 k0 q  v, p$ |+ X% J0 e4 x' y}
  193. 9 R+ L6 F, l* Bvoid train()/ W* H; p3 g  d5 w9 m$ \\" X' T
  194. {/ H! [7 z( k) ^* z* w. r2 p
  195.     int i, j, no = 0;* v+ S8 h; m' q/ N, C9 O
  196.     double e = 0;
  197. 9 [5 H0 l1 V9 G5 @& @2 Z, ^    do{; g' _' }, P1 D/ c% [
  198.         e = 0;
  199. 4 W2 w+ R! @& |        for (i = 0; i < DATA; i++)3 c7 q; t0 f$ B! C3 E
  200.         {
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