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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!
& n  k% k8 q" n' f" @( Sps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. - Y- O: n) W! `6 R: W8 X\" `, S. {) K#include <time.h>4 O8 j# o\" l3 \
  3. #include <math.h>
  4. \" E! e; G& |\" Q& U2 D#include <stdlib.h>: c' i. B2 M! X! G# P\" y+ Q: v
  5. #include <iostream>
  6. 0 P3 m* j+ v  rusing namespace std;$ X- l7 B# {% D
  7. #define DATA  800! m' Z5 h$ }& r0 q) S/ M0 ~
  8. #define IN 2+ t6 X6 o8 e6 Y8 M% X8 ]
  9. #define OUT 1. h& N+ g- m5 {% a  x) m
  10. #define NEURON 452 ?0 {* g: x* j6 G6 O8 f
  11. #define TRAINC 20000' y# ?' M, {( p9 g$ {8 S' k
  12. $ J  w8 d4 h$ X; P! U
  13. double Fx(double x)
  14. 8 ~4 E7 e0 N4 s+ A; e; i7 D{+ w\" R- O# r8 G4 F6 C\" F
  15.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));# z& Z% ^. T: h( @0 c
  16. }* `* g2 g9 Q( X$ ?' `
  17. //La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层. |\" p& ^\" F1 l' {/ l+ e2 C8 u; u8 W
  18. //样本输入  m/ w: Y* Q1 p% n
  19. double La[DATA][IN];/ x/ [\" p; T5 a9 O
  20. //样本输出: Z3 j& v( q/ K' Y! N6 Z0 \
  21. double Lc[DATA][OUT];8 a4 @. h8 l! L: j% {) y7 G+ O
  22. //La->Lb权重
  23. : u2 i1 y& o- M: u9 F7 Ydouble Wab[NEURON][IN];
  24. 7 I/ M, s1 u. K1 X) M3 x3 y//Lb->Lc权重! P( {) c$ g* t) I- a4 V! ?4 W
  25. double Wbc[OUT][NEURON];
  26. - K' l) W; z+ v7 y+ Q1 \0 L: {//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...% g. E2 d6 I/ a; t2 O
  27. double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];0 a! }! a8 U( O/ r. `0 b
  28. , B  x! N4 C8 S: g
  29. //Lb层输出
  30. ; A5 R. y( i! D. X  R  T; \6 Zdouble LbOut[NEURON];
  31. , M4 k% O+ e9 w9 J/ P) N//Lc层输出
  32. \" k3 k1 h  w: c; w  R2 [$ cdouble LcOut[OUT];
  33. + |# H\" U+ I# Y5 \& q* p; Q+ e
  34. . \5 T% m9 n' _, D//Lc层单元的一般化误差
  35. , H) L; }7 q& G+ D( Edouble Dc[OUT];  o: y4 w% M4 J% k4 C  q
  36. //Lb层单元的一般化误差
  37. % _1 \0 B! e7 c5 ^7 Rdouble Db[NEURON];+ D/ j1 U( i. ^  l3 M- p

  38.   G9 ~3 e7 R' P' ?, p) ^/ N5 U//设置样本数据' k' N: g' N- @9 l. q) d; c  Y# A
  39. void setSample(): g* t: j  }; B3 d3 q
  40. {
  41. , ?8 Z! Q: C  A, f: Y6 M    srand((unsigned)time(NULL));
  42. 8 l2 b! I' C1 v8 n3 z    int i, j;
  43. + z) C! v/ y5 W7 h    for (i = 0; i < DATA; i++)* V! R- }4 r  Q
  44.     {# [* G$ h: U% l; L+ D
  45.         for (j = 0; j < IN; j++)
  46. : b1 C+ S- U* E4 x2 I        {: j* t\" Z  J1 V5 c: s
  47.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;% m& J  l% ]% Z, j4 k4 l8 C( d
  48.         }
  49. : Z# C2 y& ]7 c : `7 }  S  O; p9 D6 S
  50.         for (j = 0; j < OUT; j++)
  51. ( ?# b6 `  v. V0 S+ _- R7 v) z# W+ S            Lc[j] = La[0] + La[1];
  52. ( J\" `8 G; |5 M, ?* o2 ^  G    }
  53. ) b$ S8 x. {, Z& v}
  54. - ^3 C* |& S  j' E! i( H* f: u//初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)
  55. ! T0 }6 _) t8 q& Pvoid initNet()
  56. 9 D! x6 v3 C- Y5 E{
  57. , \$ P8 F6 s9 t    srand((unsigned)time(NULL));/ |\" {% K, l9 E$ D\" w5 Y. n
  58.     //两部分的权值设置随机值【-1,1】5 M# u5 a/ d- h( X; z* y
  59.     int i, j;5 y% n* b' H0 R0 \# A+ n
  60.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  61. \" x* q  j) E+ s7 D        for (j = 0; j < IN; j++)
  62. 6 j7 x% G( Y2 X4 f( y  m        {
  63. 8 t* {8 z% l8 F# H. l% I            Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;& a/ Z+ @; u! a. T- A: n: E
  64.             Wab[j] /= 20;
  65. . f: X/ X( f6 X; j7 _  f        }
  66. 0 {4 Z8 w, W% Y0 Q- s7 Y \" r/ J$ h; ]2 F: s
  67.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  68. ) H& L. u* e( M$ }        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  69. ! ~* d5 p: W. {\" v9 \7 u% s        {
  70. 1 x. Q1 R, V% V* X- i  H) g            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;
  71. & X3 q) l7 p9 O            Wbc[j] /= 20;
  72. 7 l  H1 M$ S- @\" l' b        }
  73. , {4 U; A8 G9 s- C8 A5 y, Q: ]; X     
  74. 0 M, E, \' v. G8 U6 w    //找出每个向量最小最大值,并进行归一化* x( Y  y) S0 `$ z3 ?- x
  75.     for (i = 0; i < IN; i++)
  76. 7 ?0 {! A' A- }) i' A    {+ \( w! k$ K# t# |7 }1 q8 `3 ~
  77.          
  78. 4 A( I# ^8 Z) V* D5 K1 M% H- z+ g        MinIn = MaxIn = La[0];4 Z2 @3 Q5 z  {! Y3 X' ^6 M6 i* f
  79.         for (j = 0; j < DATA; j++)  u  X( K# n  s$ e+ q
  80.         {$ N) H\" W$ P- C1 k1 T  B! ?( N* C
  81.             if (MinIn > La[j]), D) A3 Z6 X/ R\" i9 v  k3 v) q
  82.                 MinIn = La[j];
  83. : u& o1 s% a6 D            if (MaxIn < La[j])\" k7 v/ W* V2 \1 l% X1 d& W
  84.                 MaxIn = La[j];' k5 {/ z4 `: m$ H; t( X
  85.         }
  86. 7 S3 a: I! d' Z+ P     6 U/ N, u6 R1 x9 `7 l, r+ i1 M2 f8 I
  87.          
  88. ! }# [7 l3 z: h    }$ O! z2 s8 n6 i5 R, P) y

  89. 5 \2 g. ]7 e- f6 ^$ h# y    for (i = 0; i < OUT; i++)7 h& v+ m, {/ m5 }; [' {9 |
  90.     {# o9 ?! N/ D! Z( r, p: h
  91.          9 N8 w/ |  h\" J% F% T, d3 J
  92.         MinOut = MaxOut = Lc[0];
  93. / L1 U4 x  n% Z! H6 q\" {1 ^        for (j = 0; j < DATA; j++)
  94.   m! K: F% ?5 E' L( ]0 y) _        {7 c7 M, P# e% S9 d
  95.             if (MinOut > Lc[j])2 i7 @1 q+ ]6 d3 S5 P
  96.                 MinOut = Lc[j];
  97. / Y# f/ \7 Q+ U2 {0 z9 }            if (MaxOut < Lc[j])\" ]* e2 j  b+ E* D
  98.                 MaxOut = Lc[j];
  99. 4 J  ?9 k; n5 G) b        }/ s8 e- q8 J- R- i1 h

  100. 6 l6 L  ^. x! W/ Q. o# U    }8 Q\" m1 h9 H5 w7 _

  101. 9 b1 G( o6 A6 s1 a. p3 h( h& B$ t    //归一化
  102. 9 N' Y( ]/ M$ v% N* {- h( W* w    for (i = 0; i < IN; i++)4 ~; a% u! M8 T3 u. P( G
  103.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  104. ( j. v0 ^6 d4 z6 [2 G/ A$ N\" k            La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  105. . k( m* c4 R1 d, q\" f             ! V2 A$ \1 F# U

  106. 6 X# l/ L7 Y& d\" B5 y8 E' {    for (i = 0; i < OUT; i++)7 q- f/ v( Y+ H) L! o3 l( d3 P
  107.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  108. : U/ l# Z+ v/ T; w+ Z, H            Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  109. + g) [: R) k. S+ T% B6 f1 _         
  110. ! m' f8 k2 x8 Z0 V            
  111. % V% u/ f' R3 F# i! `! [
  112. 8 Y# T1 Z# n5 _* n+ x/ C9 T}
  113. ' A+ f- i6 P# ~2 H7 Nvoid getActiveVal(int dataIndex)
  114. 1 N$ @6 n9 n! a8 W{2 N3 t- g3 c3 [  [$ p# i
  115.     int i, j;
  116. # F4 b\" e/ ]6 Z5 O    double sum;
  117. ; s5 ?, \# }+ L\" V    for (i = 0; i < NEURON; i++)8 y, ]' Q! c9 y4 d1 ]) a0 u
  118.     {. {! W9 q+ t2 A  S1 X. H
  119.         sum = 0;
  120. \" ~6 q# e7 f8 W7 c' U        for (j = 0; j < IN; j++): H5 }4 U0 J/ n3 g6 Z
  121.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  122. 9 g/ A9 f( h0 U& A( _* P/ q) W\" V, `         
  123. ' ~+ t' }- _6 q9 X  D7 T7 }9 h5 P0 s5 F        LbOut = Fx(sum);6 i8 s\" I! y2 j: f. ]+ a

  124. ' q6 P8 ?& d+ i    }6 O; [. p6 }3 l! P

  125. $ ^9 `3 A5 f& s    for (i = 0; i < OUT; i++)
  126. 5 e1 t, j7 }$ _7 p* a. J    {
  127. 4 m6 m$ \. x) R/ e. a- d2 E1 W        sum = 0;
  128. # t! \* x3 w! U, W8 @3 j2 D) T. |        for (j = 0; j < NEURON; j++)! c2 j) c3 v, T1 o' E7 W# q
  129.             sum += Wbc[j] * LbOut[j];
  130. ' T, D' @1 l1 o9 j- s9 L         
  131. 6 U$ Q% P1 m9 b        LcOut = Fx(sum);
  132. \" g( @( Q' q& b) D* F: G    }
  133. 3 P0 R$ ]2 k5 n# ^9 q. O; p}5 N1 s. g/ E' E4 B4 f
  134. void backUp(int dataIndex)2 x: o7 X! X( ~6 Q3 O. v8 m
  135. {( ~2 g  w\" U+ g; H
  136.     int i, j;% q2 q0 G  @+ o+ S& }* A  }) P0 q
  137.     double sum = 0;
  138. 0 {8 C: {% G$ }, |    //Lc层单元的一般化误差  e+ e6 u4 e. v, y
  139.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  140. ; K  ?! K! W+ H$ N. x\" [        Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  141. $ O9 F, h( E+ d. U- j1 R) [
  142. - a! I+ u0 q# ]\" N- ]) X# D    //Lb层单元的一般化误差
  143. 9 }3 j# G7 V, g+ O& R5 t    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  144. 6 _5 B4 z& x$ h' t/ s! G    {& u& R/ A& D7 {: Z: E
  145.         sum = 0;\" f, N! Z( f# P
  146.         for (j = 0; j < OUT; j++)
  147. . c0 |+ H1 X. Q* o- U1 h6 r! {        {- h8 o( y! T' o
  148.             sum += Wbc[j] * Dc[j];/ _- k( [+ \! k) s0 D  t
  149.         }
  150. - K/ q- G$ n2 F5 }7 N        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;# Z$ m  W# A: L% S
  151.     }
  152. ' W9 V4 J$ V\" g/ G$ P; A5 [9 X' q
  153. ; E( Y) g\" I5 T* R; s    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  154. 4 C; `6 P, ^4 }$ F) j0 s/ Z5 A / ?2 m/ t! r0 ?+ o$ H\" F
  155.     for (i = 0; i < OUT; i++)/ B6 U$ }- }2 j/ r! U& i( {
  156.         for (j = 0; j < NEURON; j++)/ l\" i, z. z8 S0 q/ }
  157.             Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;# Y, _0 l# R4 ?( e\" D* {! f$ B# @
  158. 4 p6 k/ X; `3 l\" O/ W* M. h$ o\" H
  159.     for (i = 0; i < NEURON; i++). {+ T3 a7 h8 E0 z& Q* Q
  160.         for (j = 0; j < IN; j++)
  161. - g% j1 h! K/ T7 N\" W& P            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  162. * a4 |* Y% q  U2 x1 E1 F0 j ( x\" k/ Q5 r1 P9 b8 x6 g: l
  163.      3 ^2 ]7 c2 X( h7 s6 P- L) e
  164.      
  165. * f1 k' e6 s: ]. k* Q3 m}
  166. & c' `' s( F6 v3 A) D; O\" c) ~
  167. ; \0 i3 |) r9 x6 |) W) ?double result(double d1, double d2)8 a- ^8 d' o) d0 k
  168. {
  169. 7 ~/ f1 n8 @4 k    int i, j;
  170. % ~; e9 u4 ]' ?) R& K3 ~    double sum;8 N\" S! h- Q1 Y5 S4 G  I
  171.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;! F: w5 c\" K+ X* _$ b
  172.     d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);% V! Q. l/ a\" s2 s/ c% z1 G9 h9 C
  173. : K% c  U9 i: Q0 G+ d
  174.     for (i = 0; i < NEURON; i++), w% L2 F. X* D4 b
  175.     {1 I) o4 h* f4 ?9 m4 D6 ~* ^: A
  176.         sum = 0;         6 Z7 h8 ?* ?) l% U! d, H6 W
  177.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;
  178. : L. U, }! `$ p9 r7 \        LbOut= Fx(sum);+ @$ G; k) Q\" n! g! Y4 W. x
  179.     }( M+ M. _/ |- q& h, m$ M8 R
  180. ) Q$ {\" {* J/ s4 g% G4 s- K
  181.     sum = 0;8 t; P# M\" Y! J
  182.     for (j = 0; j < NEURON; j++)) m* }% F2 o% k5 J. V; N, w
  183.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  184. 9 M& a4 k. r5 N# {, S- H0 i     % t% o# E' Y* `
  185.     LcOut[0] = Fx(sum);/ M7 |( |1 v( ^) n
  186.      . w  |: D8 X1 D6 [3 r0 h$ Y
  187.     return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  188. * ^9 ]3 e7 q( P2 a: n
  189. ( _: ~% [* i( e& P1 F) O
  190. ; k+ n\" ], s\" R8 O+ V}
  191. / F; U* J* q) e: P& U& a% u3 ?void train()/ r* b3 |2 G2 O3 m& n
  192. {
  193. : j0 l$ s! }+ ?1 o3 w    int i, j, no = 0;% j6 n7 Y8 M8 e
  194.     double e = 0;
  195. / S4 E& U$ h\" c7 T% a% M( {* L% \: a    do{4 m, C! i& w; O' G2 c6 h( T( ?& d
  196.         e = 0;
  197. - R. E- U4 v' d) S  y        for (i = 0; i < DATA; i++)
  198. 1 I\" f. t# _1 n9 g7 }        {( f$ Z! e7 m  V- u
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