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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!% M7 ]/ S1 A5 C# A) f& H
ps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. 8 v! |  U6 d8 t; ?7 B0 }% m' k1 U- F#include <time.h>6 |! D* m8 l' X# N& B
  3. #include <math.h>
  4. : L& s( f& g% |' O7 Y#include <stdlib.h>
  5. 8 W/ ]& s% l' c\" {- B& K#include <iostream>1 C: M' G5 ~1 l! B7 W5 ?
  6. using namespace std;  [+ s$ S: U\" L* V9 M7 s
  7. #define DATA  8002 q\" x4 T  G* {) K+ l- V
  8. #define IN 2
  9. , _& G+ N1 b\" h. Y#define OUT 1' u1 T  v7 r\" C6 ?1 y  r/ f( x
  10. #define NEURON 45, P0 K- X7 i0 L& a
  11. #define TRAINC 200001 H$ o/ w  Y8 u# Z' T' a
  12. # D/ T# t8 F7 d. m1 }$ p' M
  13. double Fx(double x)) U5 D4 `& P( |\" U% N% f) `+ a6 ^
  14. {7 J& ~0 R/ h6 x' h! W
  15.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));, v6 k$ a3 }( \, d3 B) v
  16. }
  17. ( I' U& q9 ]) E+ J$ W% j! e//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层
  18. . [. s' O4 c! A! z8 H$ T//样本输入
  19. 2 h* F8 V$ [9 `9 L  X) h/ l8 udouble La[DATA][IN];
  20. . P! j7 Y7 b1 l$ y! i$ R$ _& X//样本输出0 q) J+ k  z: C0 S
  21. double Lc[DATA][OUT];6 b! j- X; j1 R2 p
  22. //La->Lb权重) H0 `4 f3 P( S- ^- m% j0 r$ v$ f
  23. double Wab[NEURON][IN];$ E! b& e5 y. l3 Z  J* b' q
  24. //Lb->Lc权重6 ?+ ?4 ^2 w3 b* {% A$ ?+ l- j
  25. double Wbc[OUT][NEURON];, N. N9 j3 |5 x
  26. //样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...- C8 j3 `% {( r
  27. double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];7 r/ _4 c# ?' r

  28. 0 w, L' v4 a( d9 B; o. P$ L//Lb层输出
  29. # H. i  j3 j* \  L6 l; Jdouble LbOut[NEURON];. h! w( N* l( \9 E/ D4 }6 w
  30. //Lc层输出
  31. 2 v$ a( K. F\" ?5 qdouble LcOut[OUT];+ P! i8 _+ u( Z( i& ?\" t4 R- O
  32. : h5 z/ [4 s, |2 S. b; V- s
  33. //Lc层单元的一般化误差' u0 }  |8 A) q
  34. double Dc[OUT];
  35. & X& |3 J1 i+ Y7 ^//Lb层单元的一般化误差
  36. 9 h0 Q0 @1 t8 q, B: {7 B\" S; Gdouble Db[NEURON];
  37. 1 }3 u: W0 V& X & w6 M2 |  l# N
  38. //设置样本数据& o. ~  f- c6 ?4 [0 T/ f
  39. void setSample()
  40. , |1 M8 W% x  n( d2 y{
  41. + x2 R0 ~* g- ^( D3 M& L* ]    srand((unsigned)time(NULL));. m  f9 t+ v4 A- T% x
  42.     int i, j;
  43. # u( g6 K  Z- e    for (i = 0; i < DATA; i++), B: C$ G! f# T9 [
  44.     {
  45. 5 r4 h8 c6 e% n; ]$ l        for (j = 0; j < IN; j++)* p+ N9 t& T; v
  46.         {1 q# B0 Z, _; D: w. f. B
  47.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;& o+ @3 ]9 b1 X8 s) y! q) v+ T) J
  48.         }3 [\" L* T; M3 i( v8 D1 T( Z
  49. $ Q: W' d! J0 t, \4 }
  50.         for (j = 0; j < OUT; j++)
  51. \" F, x+ b  L5 Q            Lc[j] = La[0] + La[1];\" S8 C; U$ x. _
  52.     }
  53. $ g  l9 G. K8 o& j% g}. O; s  v\" V  q! n4 r$ ^8 v# R2 M
  54. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)9 @. u3 V5 F# P, Y8 B; ], }
  55. void initNet()) ^7 X& t: A4 a
  56. {
  57. 7 `4 U% ^5 @7 a9 b6 N: _! V    srand((unsigned)time(NULL));
  58. 4 |+ N0 }( B6 ~! w\" q    //两部分的权值设置随机值【-1,1】
  59.   b6 f) Q! f& `; z7 R    int i, j;6 F& x8 g5 o4 [, }+ c
  60.     for (i = 0; i < NEURON; i++)- K  E; {1 t; v& n/ r$ Y. t% Z
  61.         for (j = 0; j < IN; j++)  @, B! h( d0 g- E( g
  62.         {1 W$ ]3 W4 \( [/ O4 @
  63.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;
  64. \" |6 [/ R% ^, P1 E8 g% `' n$ i6 P8 b            Wab[j] /= 20;
  65. ) n9 C1 M0 `: ]5 Z9 E+ Z  F        }- H, y  I) Y\" _& k\" L3 O
  66. 4 A5 l( ~$ b9 m
  67.     for (i = 0; i < OUT; i++), O. ^  q/ Y- G$ V+ g
  68.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  69. 0 }. E\" r5 C9 R; M+ Y        {
  70. ( z; R* h! G8 _\" Y+ ^            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;/ ~$ t6 |' l8 K+ k4 [( H
  71.             Wbc[j] /= 20;0 ~( ~& \  L0 H$ l\" o1 r8 J) h
  72.         }; M/ @( q9 [+ o/ g) C! ], t
  73.        s! L8 z; P+ U; Q6 B- H2 T0 i* ]; g
  74.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化, H3 y6 S5 A' {1 n0 v7 Q
  75.     for (i = 0; i < IN; i++)
  76. 0 F8 i. ~\" p, j3 ?) D1 n- }/ f    {
  77. / B: G9 @) K4 T         \" Z, v* d) W+ y+ f  b& {% ?
  78.         MinIn = MaxIn = La[0];
  79. % j9 O* X9 j' [9 K; A4 }        for (j = 0; j < DATA; j++)2 I# r: `$ I: Y, W
  80.         {
  81. ' ?3 j+ w1 ]% m2 p! z- }            if (MinIn > La[j])
  82. ! q# i1 x2 E. `  \) R1 @                MinIn = La[j];
  83. 7 [; ~4 L& ?6 j) e: D( Z  P; E            if (MaxIn < La[j])
  84. 9 e/ p7 v$ e8 [8 u% b  ^' t: R                MaxIn = La[j];
  85. * E, S, d7 k; B  C9 B1 i. H        }
  86. / k) Z  U+ z, u; z$ E, r       ~  b! O5 Z4 J1 I, X4 s1 I8 _) M
  87.          6 f& @$ l4 M+ {/ `
  88.     }/ ~/ b* M2 n* ?/ p0 S6 Q2 @
  89. ! {4 m- f: F1 _* n1 g
  90.     for (i = 0; i < OUT; i++)& u2 n, ?  {. s8 U3 j# x( D
  91.     {' B$ \# d, M  R0 _) a! K/ V
  92.          9 Y0 |( F  T( s/ K
  93.         MinOut = MaxOut = Lc[0];9 G. m4 W0 p) S- n( L
  94.         for (j = 0; j < DATA; j++)( H; T1 T9 b) z& ^* O5 |
  95.         {
  96. * t- _. z' v' ^            if (MinOut > Lc[j])
  97. # N& j\" }4 Y: A% E. F                MinOut = Lc[j];2 f* F# m+ W6 f$ g
  98.             if (MaxOut < Lc[j])
  99. # @( M: S) M\" Y1 O; ^% F2 K\" G                MaxOut = Lc[j];
  100. 2 R, n  a( B# f3 A, ?. S9 N* ~        }) d9 R$ c9 w8 A+ J+ a/ L8 n

  101. ' t\" [$ G* e1 m! B! K( F    }* U; b/ e% {* @! [4 j8 {9 v# }

  102. 6 [# h5 ^/ z$ d* ]7 b    //归一化
  103. * ?) {5 s' h5 B- ~3 G5 |8 w    for (i = 0; i < IN; i++)+ ~) ]& e& r, H0 K9 D0 `/ H
  104.         for (j = 0; j < DATA; j++)0 c0 N) \$ {\" i/ p
  105.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  106. : @* B0 v9 l' I  v0 P2 _& C. C            
  107. 7 s+ C  v  K& E 1 h4 L) u3 S, W2 V( E9 W
  108.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  109. 5 y' f# L; D% |\" @8 W        for (j = 0; j < DATA; j++)
  110. ' V. k5 D) P  ?5 e& j3 a9 t$ e9 S            Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  111. 9 s. S& ]! B\" ?, O. M# R$ N+ ?         ) y( O' i9 g7 y# Z& h  ]* w# W
  112.             
  113. # R4 O% [/ L) p( W % x  g+ P  a3 F3 x. w# a
  114. }\" w% e4 J8 ~  O
  115. void getActiveVal(int dataIndex)8 M8 E1 T$ P- X
  116. {
  117. & ^5 D9 K  Q( D) n    int i, j;
  118. ) Z, c! _8 j- t: D    double sum;; U  w9 V: x. t) C# f
  119.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  120. ' b) L% ]7 y4 |( K# \/ N    {$ M% V3 ?. w) O' v\" o- W4 X+ y7 X+ ~0 d7 ^! ^
  121.         sum = 0;
  122. ( C' D9 P7 c0 X5 Q! f        for (j = 0; j < IN; j++). j3 ?- M; Z6 m& \9 P
  123.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];. C8 S  V1 M8 I! K. |
  124.          \" w$ A% J! L% |
  125.         LbOut = Fx(sum);
  126. ; j- S. d  ^2 N+ n' N6 Z  Q
  127. . Q3 ]1 M7 M& @1 v  b    }
  128. 4 N, q! V& @8 x# c % f' q' E, `\" i- e) z/ F7 Z' h
  129.     for (i = 0; i < OUT; i++)\" i/ q% Q0 J4 V8 {1 o$ g
  130.     {  q/ _4 x( [9 `' P4 V( N7 e
  131.         sum = 0;
  132. , Z$ U& P6 f5 o        for (j = 0; j < NEURON; j++)+ _4 O0 a6 _1 M: l* A% l
  133.             sum += Wbc[j] * LbOut[j];
  134. . l$ u\" o+ {1 n  J/ B         
  135. ) L3 E% y# }% x) U        LcOut = Fx(sum);
  136. 6 t4 x; E; T+ s\" j9 g2 F% r+ p    }' }2 M3 m- ^6 _# ?- O
  137. }
  138. ' m3 L; F2 s( D) Avoid backUp(int dataIndex)
  139. $ M$ Q: }) q$ m. `8 K8 `{
  140. 1 k* Z/ t+ q% ~) c; i$ p7 S    int i, j;
  141. # P/ @  M5 L/ Q2 G& j    double sum = 0;
  142. ; f/ M* M& x$ A9 I# Q9 A) Y/ J) [    //Lc层单元的一般化误差
  143. * H5 {5 O& I8 [\" X' K9 L3 [    for (i = 0; i < OUT; i++)8 ]4 s3 }4 M/ S2 _
  144.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);8 A0 `) S! R9 j' s

  145. + A2 z5 ?! ~1 d2 l, o9 f, T1 l3 L    //Lb层单元的一般化误差
  146. 4 a8 U5 H- E\" j/ `    for (i = 0; i < NEURON; i++)0 l  T8 K2 I. P/ s. Z
  147.     {
  148. 1 t: B7 b% L$ P, o' l1 E! {2 b' u        sum = 0;5 D! q/ }\" J. l  q\" `( B
  149.         for (j = 0; j < OUT; j++)2 U2 c9 V& o1 s, b% j( p
  150.         {3 a- P. D# E' G2 v( a+ n+ R
  151.             sum += Wbc[j] * Dc[j];
  152.   F, o! r  k% e        }
  153. 2 Y$ ?\" V* A& }' A, m        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  154. ; M/ @7 @/ Y  p/ _6 G    }0 u- d2 P3 t4 ]$ Z

  155. ' r$ J) _) `7 |1 F6 @/ M    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  156. $ v1 J8 {8 _( [  D
  157. + M2 f3 s; I- t8 g% A; V) \4 ?    for (i = 0; i < OUT; i++)2 B* k. c\" `2 Y
  158.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  159. + [8 \\" o* j0 p8 |            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;
  160. 2 Q6 ~: L) e* r& O; p) n
  161. % K6 \2 I6 ^* n$ [9 ]9 t1 O    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  162. 3 H3 K) i( N! A9 [1 @2 M& }/ ]        for (j = 0; j < IN; j++)' Q2 d7 _1 t8 K' K7 N! W
  163.             Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];( W6 r; }* r* N

  164. # E6 M. b9 Z* ]! X) i, V     ! q, D# N+ o1 c6 e
  165.      * Q\" T( K- I) c4 k7 ~2 b
  166. }
  167. 9 p: ?. @+ L# P. ^/ F
  168. ! w5 t. H' g( G* s. \9 g. J$ ^double result(double d1, double d2)\" ~0 B3 U5 u2 S/ g  U
  169. {
  170. 6 m7 i6 J  G) s0 ?2 w* F% s9 ~7 |    int i, j;/ o  ]3 R  g, L% o' m+ M  X9 @, o, X3 p
  171.     double sum;! Z8 r0 n- w$ n5 h4 @  t& J  N
  172.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;$ h9 |& i9 [) C' W% @- r
  173.     d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);. t7 y( k7 \1 f4 e: n
  174. 3 V6 }+ [6 v8 x0 h' l
  175.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  176. 3 Q1 f- h6 u3 t5 e2 z3 j4 w( `& {    {/ }! Y) [& j' {7 Z
  177.         sum = 0;         $ ?+ G2 @3 R# ?+ H0 o2 c
  178.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;
  179. $ H( |( M! r9 ?7 z8 h        LbOut= Fx(sum);6 h- }* @2 x! R3 n
  180.     }0 U: D& m2 t% ~: k/ ]4 J

  181. * \  H; g/ B) A\" w; v    sum = 0;: B  a+ Y8 Z9 ]# X9 Z
  182.     for (j = 0; j < NEURON; j++)
  183. 9 Z( N  g5 E3 F5 j/ a$ V' m: Z        sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  184. ( e/ V; i6 X8 ]& W5 ?% f     ; i& x) k2 _& [* j' D  i5 }* s
  185.     LcOut[0] = Fx(sum);\" ?! O6 K% M0 m; {5 R
  186.      
  187. \" m( u0 K. K, C7 B/ V# b    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;; _- g! `+ l5 m; v8 Z
  188. 9 `( ]8 a: I\" n' I3 p4 l$ p

  189. 8 f/ K! L\" H$ I) h( D}
  190. / m7 ^0 b# k# G- Y9 v3 b7 g/ r; Cvoid train()  ]* K% }! ?. r/ G2 C# b0 e
  191. {
  192. ( X6 `7 a- g# u: e' L+ m    int i, j, no = 0;
  193. , {  z9 S. {0 N4 }0 @/ B( W0 u    double e = 0;. r) Q7 a( ?8 g1 v# q+ Y\" L9 t- C
  194.     do{: @9 l- I8 P! o1 ^2 m( K
  195.         e = 0;
  196. 9 q- J- ^, {0 S9 q* _- N7 E        for (i = 0; i < DATA; i++)
  197. ( u% n$ p0 _0 C: G; A        {8 `+ t5 u' [, ^: ^1 N$ N\" o
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