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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!
8 \1 ?( ]3 }* ~. d+ f: V: `ps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. & z$ p. S$ [+ L% u' |8 ?; E* P#include <time.h>9 L1 x9 U3 n5 Y\" o  r\" q
  3. #include <math.h>7 X# n8 {0 J! o0 Y7 g
  4. #include <stdlib.h>& A6 E4 S( x2 {5 B1 l# A
  5. #include <iostream>
  6. . ~3 j# f+ f\" p) s1 @8 c' b4 Wusing namespace std;! F& p. j% @- y\" d7 A9 J+ z2 `
  7. #define DATA  800
  8. ! j! r4 G3 [7 G, r( m6 \; f#define IN 2: W% T% Q6 U- O, k: r
  9. #define OUT 1
  10. 6 @9 V5 T' U) O1 Y# @#define NEURON 45- y. ]/ @6 `( s( [0 R  t\" Q
  11. #define TRAINC 20000- C1 e% Y1 H/ _* g$ O+ X! M
  12. 8 e5 h9 J2 W4 S+ J4 m\" S
  13. double Fx(double x)2 ^: z2 b! X3 w$ I+ {# p
  14. {0 o, S  f0 n, l9 c7 X3 j! e% }
  15.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));
  16. \" h0 ]- N+ J\" c3 Q/ c9 u}
  17. ' o6 H8 R8 }+ R2 T//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层
  18. ( Z$ \6 t9 u1 m0 S* N6 Y//样本输入- b& [' ?+ G6 C& {
  19. double La[DATA][IN];
  20. $ b5 K\" S5 _  V7 R% F( C3 |8 V//样本输出* Z. N- M9 v4 Y+ L* T8 y
  21. double Lc[DATA][OUT];
  22. 7 u# @* K6 p5 V$ x3 q2 E//La->Lb权重$ |5 s8 Z, `# C; x
  23. double Wab[NEURON][IN];0 |; Z8 i% W( q5 f* P4 J
  24. //Lb->Lc权重& Y, W$ v9 P: M! T/ h\" z1 \4 X5 W0 w
  25. double Wbc[OUT][NEURON];
  26. 6 u* {  `9 V' b2 B- F% `- S//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. ' X* C: O3 D3 R$ j, I9 bdouble MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. # G: r4 S$ M- e5 L  g 0 f: o1 k% v* b6 D2 m0 ]# i! l
  29. //Lb层输出
  30. ! g2 C2 o7 j! q4 b' |& adouble LbOut[NEURON];6 u8 }  h5 H. V
  31. //Lc层输出
  32. 8 |( l: n* I+ _, ?double LcOut[OUT];' Y- B% U/ V0 B) i! r8 K+ a1 M

  33. ; A, S* [0 X2 r//Lc层单元的一般化误差+ ~\" X1 z* l. L/ v8 r
  34. double Dc[OUT];1 H1 i' s2 h2 M0 ^- a) d  ]1 o1 [0 I
  35. //Lb层单元的一般化误差
  36. 6 h7 I4 m* d8 C5 I8 X4 J% a1 y4 vdouble Db[NEURON];
  37. # v) u6 v0 m3 X5 d$ U5 N
  38. ' @+ m* S- f$ ^; u8 F//设置样本数据. R9 R1 S. M; {7 Z& h+ t
  39. void setSample()! C  ^2 h) M8 r' G: N5 o+ C8 M
  40. {
  41. / @3 ]  v  _2 X\" o$ D4 H# U/ }    srand((unsigned)time(NULL));, w7 p' M0 x/ _
  42.     int i, j;
  43. 2 h3 D3 G: f& D+ x8 [0 p    for (i = 0; i < DATA; i++)7 D$ a, v+ |6 ~( G\" S
  44.     {5 Y) U8 L: s3 r5 ~' y! N
  45.         for (j = 0; j < IN; j++)
  46. 5 }. v. a+ s% d8 I        {- l! Y- T' j5 L4 V9 k
  47.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;
  48. 4 C  r5 ?; p+ n: m        }
  49. % t1 v- I6 j, a5 b1 q8 s  @
  50. # `, W1 h7 [$ x: z( a% p, L+ o\" Z        for (j = 0; j < OUT; j++)
  51. % n  L+ i+ d  N: J            Lc[j] = La[0] + La[1];
  52. ' y% k; [; U) N4 k5 `) V+ u( x    }
  53. 7 F( K* B/ c7 m- I4 W}
  54. % f7 o) M- y: m9 W\" O/ N& h' T3 i//初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)! v! Z4 R& Q% M* X& |( ?/ ~! g' r
  55. void initNet()
  56. ! ], }! a1 W: {, {8 Q3 o{: u3 v+ W# q+ p\" ~1 I
  57.     srand((unsigned)time(NULL));
  58. : a6 N, k: L; J1 z4 A    //两部分的权值设置随机值【-1,1】6 O7 ]: B6 H- ?
  59.     int i, j;
  60. - W1 o* W1 s0 i! K: I7 E+ j    for (i = 0; i < NEURON; i++)0 A& `: c) f5 ^\" f% a
  61.         for (j = 0; j < IN; j++)
  62. $ O1 l6 o* k: K) t( V        {
  63. 9 r. O1 i& j  S8 B7 Y& {            Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;! M. a/ E' w! e! Y+ f+ J
  64.             Wab[j] /= 20;) T& O% f0 d% P# e! d) Q+ J
  65.         }
  66. ' J4 I3 a6 `! I0 J1 c/ A2 U/ t) i
  67. . u$ {7 V2 c( a! G    for (i = 0; i < OUT; i++)
  68. * U1 @9 i4 s/ T: r8 d8 _) M% `' n2 E; f        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  69. 3 p& N: W- D. A7 [        {( p' n0 ~1 Q\" C
  70.             Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;& f# k% `( j7 A7 t) |  [
  71.             Wbc[j] /= 20;' B! K5 Y\" k3 Z# {0 M9 _$ y# }+ s4 V
  72.         }
  73. . W! q* m- o. n2 h. R     0 r- |( r\" o: @! D
  74.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化9 b6 G  h. w' n
  75.     for (i = 0; i < IN; i++)
  76. * T\" g4 }. B5 |* H, ]    {6 C* X2 E/ W, K
  77.          
  78. & Q2 J7 _\" N4 _2 e+ G        MinIn = MaxIn = La[0];
  79.   L- D+ p6 b6 i, M9 K9 o& m        for (j = 0; j < DATA; j++)
  80. 7 u8 r) V7 Z9 F( M6 e        {\" t: V2 I9 e1 M4 f( a% q
  81.             if (MinIn > La[j])
  82. ' N) S' e/ v: P4 e1 X/ S4 P8 ?. ~: W                MinIn = La[j];& z# Z! ~# M+ h% e\" s9 ?( @
  83.             if (MaxIn < La[j])
  84.   A3 p) Z' ~( u- f1 J9 E\" v4 T\" Z                MaxIn = La[j];
  85. : m& v( w. z& n$ @7 S. d. |\" ~        }
  86.   \5 R6 I/ O# k     
  87. $ U. e( r: r- X3 \5 a         
  88. # l8 G5 q& J8 @( k5 m/ H: \    }, }) T. q3 H. c

  89. 1 }6 `6 q8 y! Y% [) O    for (i = 0; i < OUT; i++)
  90. , u% C$ p+ u' g\" q    {8 u\" X! ^# X4 n0 E
  91.          
  92. 9 x7 o' p' m0 c- g1 Q( M        MinOut = MaxOut = Lc[0];+ `0 M. w\" M  e- Z
  93.         for (j = 0; j < DATA; j++)0 g( m1 z$ ]/ m, ^' _! Y\" H/ W+ d
  94.         {( d7 z; D2 A5 j) B% a
  95.             if (MinOut > Lc[j])
  96. 4 w$ g* K7 }. l9 h. p1 S                MinOut = Lc[j];
  97. . ]8 b5 N\" j7 m; f            if (MaxOut < Lc[j])- j! X! ?8 k9 M% D5 L
  98.                 MaxOut = Lc[j];* u0 Z& d5 C7 O
  99.         }1 H! j$ Q2 _* V

  100. 5 g, X2 k4 ^8 ~/ w* M  T    }
  101. 3 I\" T8 C, ?) U* m. g/ c 1 Q% K\" b/ r/ H
  102.     //归一化3 [% t/ y: P  F4 P7 ~% l! Z
  103.     for (i = 0; i < IN; i++)' A# x- l1 d* \
  104.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  105. 9 ?, H* Z; c+ U% S+ G) {4 a; n            La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  106. - u1 e/ l+ H( S            
  107. 2 l! Y% ?. J; V7 y8 P2 A
  108. 1 {7 B! E/ _  G1 _0 P    for (i = 0; i < OUT; i++)
  109. + d/ Q: J$ J, R* P        for (j = 0; j < DATA; j++)% ~. q) ]4 }6 r% E; e
  110.             Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  111. 9 O. |/ Z* P. S# z         , c# k6 I% T+ b) |9 n$ h) e% U
  112.             
  113. 8 ?( C* x: B4 J% v $ ?: o* N0 A+ q' r7 B\" U
  114. }
  115. 2 z4 e$ @2 z8 w: ^( Zvoid getActiveVal(int dataIndex)
  116. % o9 B9 Q$ R! d3 F: F& S9 R{2 K; B4 A  W) v! C4 y5 Z1 b
  117.     int i, j;4 l9 e: x\" O! E' a% p3 S2 y9 ]
  118.     double sum;# ]: V) w# V  ?\" c# S4 x
  119.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  120. 4 H7 G. d' H8 g8 X. U) E4 w    {
  121. ! ~( d. b, k9 g! m# n! y        sum = 0;3 t# ?2 b2 F+ }: j! c
  122.         for (j = 0; j < IN; j++)- l+ v; w; Q: T. U+ e
  123.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];: T6 ^: b$ ]( f* u3 R* X- a
  124.          ; l4 I) [% _. E0 Z' r0 m
  125.         LbOut = Fx(sum);0 W$ N% t/ M# ?3 `\" ^5 b  x5 ^: [
  126. + B- ~- Y% p; d6 B  L2 X1 R6 f
  127.     }
  128. 8 _4 V$ e: j/ J
  129. 9 p: [+ T! c, u2 J6 C    for (i = 0; i < OUT; i++)0 e: T- t1 `% o! h7 j% I( p
  130.     {
  131.   v\" `$ q& l2 X' H$ m4 m: h0 o        sum = 0;$ m0 y: F$ x) S
  132.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  133. / U7 N4 X' v7 K            sum += Wbc[j] * LbOut[j];, H; z2 J2 z1 ?8 u- ?
  134.          
  135. 3 j* w7 n5 P3 O, Y! a# ~: @1 S/ N2 f        LcOut = Fx(sum);
  136. 3 d1 j\" l( r9 f- y' ]    }
  137. ( Q4 G' n+ [& ]* w$ \}( G9 K: K( b) p& c- \
  138. void backUp(int dataIndex)
  139. % i; f1 ^8 b% |2 m* X9 j& }{2 g) r6 Y. d& u3 b
  140.     int i, j;& j& U- d4 t+ D/ M7 q
  141.     double sum = 0;
  142. , V\" g\" L; ]% `  \    //Lc层单元的一般化误差8 q6 a/ t5 O% K+ i5 x' I: ]\" ]) N
  143.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  144. 0 W$ D8 c6 S/ P5 y        Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);% [; }. D2 f* B' S/ w* N0 p

  145. + U' Q. C2 A. F0 k* A\" u6 z$ Q, l9 o    //Lb层单元的一般化误差; k1 i1 L7 R5 P. c
  146.     for (i = 0; i < NEURON; i++)& x\" x! U0 W0 {# Q
  147.     {
  148. 1 T2 a5 P/ L  ^5 {        sum = 0;7 R& T; e5 ]% ^
  149.         for (j = 0; j < OUT; j++)
  150. 2 }. L$ a6 u; y        {+ N5 ~& M# w+ ~5 F
  151.             sum += Wbc[j] * Dc[j];+ j8 t& F, g5 j& E1 K
  152.         }& A2 ^2 x* n+ e0 C
  153.         Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  154. ; p4 A\" O( M$ f7 d0 i: ]0 F, M& P& ?    }
  155. . j, X1 A0 {( o. S% J  E 4 [/ k\" p$ q3 ?! E
  156.     double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  157. ; {  o9 L5 M+ m2 H) @6 n' r
  158. # d' W% N( o/ {6 Z    for (i = 0; i < OUT; i++)
  159. ; \. s$ T, s+ N7 y2 M$ K- ?# Q: }# @        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  160. 3 \! w: R3 t# f: C, a# g\" M5 ~/ V            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;
  161. ' a6 ~' o' `+ G/ z 0 i( [5 w* s5 f# [3 L' k0 Z
  162.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  163. % N0 v+ p9 y3 G/ C; R% q        for (j = 0; j < IN; j++)% _  H3 ]  l- k1 R$ \2 y8 r) u! O
  164.             Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];& l' q% a, i, {1 q2 _

  165. / W\" F0 M8 q& _& Z     
  166. 8 _& O9 F7 ?; Y( H# B6 w3 I& ?     
  167. 3 k- @# ?3 ]) K\" N' w/ Q/ \}
  168. 7 z! X0 F& t! S+ E8 O% ] - ]& h. \2 U/ U8 n, O5 |0 E
  169. double result(double d1, double d2)) c; ~, t! t9 A3 l
  170. {) S: q+ @! f8 @, Z& p, N
  171.     int i, j;
  172. + f0 ?# d) Y/ O5 ^    double sum;) x- F% Z  |  p% {
  173.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;4 C9 ?' i% O0 `3 l
  174.     d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);
  175. 0 n/ Z0 g7 G: w: y! y ( k7 r9 M3 o' [
  176.     for (i = 0; i < NEURON; i++)& f7 \& B4 X+ ~/ Q  [5 Z
  177.     {$ Z3 Z; K( K9 W+ T4 \0 w% U$ Q
  178.         sum = 0;         + T3 ^9 T; c+ I  Q\" l8 s! f
  179.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;4 K2 x2 D( @& t# {( e* q
  180.         LbOut= Fx(sum);
  181. & b: ?$ G  ?( M4 f8 K- _    }1 w# V\" t1 O' v
  182. ' F# H  e5 r% X
  183.     sum = 0;: f/ d0 Z  U$ ^, r# \; p
  184.     for (j = 0; j < NEURON; j++)9 U! f0 c( y6 W( e\" s- D2 V
  185.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  186. % V: W  Y% Y. o' _9 R0 f     
  187. & }) i4 w0 s; Q! D# s. b* y+ p    LcOut[0] = Fx(sum);/ F- N( T3 V: ~2 f
  188.      
  189. % [+ D8 m7 t+ w# J; e    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  190. . d) O- ]# x4 o5 p  h , m$ A4 K' s: e- |& u8 p, Y

  191. 1 [2 \7 ?- P6 L4 G8 J}
  192.   Q: \  N) S, a3 `5 S$ t; Tvoid train()
  193. ' v3 {9 z& L( |{, o7 k' u( ?4 |' H  B\" q3 k2 G6 B$ e
  194.     int i, j, no = 0;
  195. 2 |' X# y\" n6 n2 N: |, k$ k! ]    double e = 0;) ?+ D2 z2 x% ~
  196.     do{
  197. + ]/ R# w, u9 G2 `        e = 0;
  198. # g+ o7 Q, p1 ?' T( j# ~6 n( X% q        for (i = 0; i < DATA; i++)' B$ r, [4 N+ X6 x1 c' w
  199.         {6 r# N3 z. n. M( Y# h/ Y5 l8 k
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