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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!
1 ~# F# p# {/ Q( Nps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. 9 j+ v5 v9 C8 m\" x* _* m#include <time.h>
  3. 4 r9 [; A# }1 N% C2 N2 ?#include <math.h>& ?! {! m+ Y! A% a
  4. #include <stdlib.h>7 L7 b$ J, ^' `* W) x, D
  5. #include <iostream>1 a8 Q9 E/ u) B$ K\" ~4 `$ m4 f
  6. using namespace std;% J; f) X9 [! |! I# ]0 J* J
  7. #define DATA  800
  8. ( ]' p/ D6 W\" b) P5 E#define IN 2
  9. : N\" n& L9 ~1 I) i#define OUT 19 k5 @9 V0 k' |
  10. #define NEURON 45
  11. 7 I( r0 `( F6 e! n: T#define TRAINC 20000
  12. ; P5 e9 y' F0 V- i9 y
  13. 4 T( p7 B% y) H+ S, V/ Edouble Fx(double x)
  14. & U- w  M7 h5 f% n1 I{$ n4 D6 N! P\" T
  15.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));
  16. 9 S: z6 w& L9 P) w}
  17. & A: n3 q* m3 c\" s\" f//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层, t' l6 F9 T9 X/ m# K; t
  18. //样本输入
  19. \" l7 X: H8 s2 Q# m' m( u( `' c  [3 @double La[DATA][IN];
  20. 8 ]1 _; _7 A0 t. c//样本输出
  21. \" @9 Q9 c4 @3 a9 x! d/ k3 v1 T/ cdouble Lc[DATA][OUT];. B2 p% u0 L. k: t6 d
  22. //La->Lb权重
  23. 5 H+ d# f) U1 k/ H& d. e/ Adouble Wab[NEURON][IN];
  24. 8 D, b, w5 U2 I) e5 Y9 D: u//Lb->Lc权重' N\" D  l7 y; c2 ^; M8 a
  25. double Wbc[OUT][NEURON];
  26. 6 w+ p; t, n+ [0 z% m% P//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. . ?( h6 L8 X5 I% I8 O( bdouble MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];# L\" s% n+ n; {6 m+ v+ M1 k

  28. 8 o% k/ e* P$ z/ X( [$ {//Lb层输出
  29. ) F0 p) I\" @6 s1 e, D5 }1 D/ _double LbOut[NEURON];
  30.   f5 S4 H5 A% D8 c9 J! w1 G//Lc层输出. q3 R7 m* o) C+ J& L' D
  31. double LcOut[OUT];\" F# t4 Y% e0 x
  32. ) }* C. E) B# @- h1 ?. e1 Y+ s; d9 `% U
  33. //Lc层单元的一般化误差
  34. , s8 B1 x. V) M) zdouble Dc[OUT];
  35. . i- H' ~' I/ Z* q  b//Lb层单元的一般化误差( H9 [7 V: T4 f/ i
  36. double Db[NEURON];+ n* V! a1 D) \6 X' L8 v1 E
  37. , p- E) O* n# L+ n
  38. //设置样本数据4 \$ V\" T\" H6 S. Z$ ?* S% e
  39. void setSample()8 C: t. o# z# f- w9 \- |1 V$ W* O
  40. {; ^% G4 N0 [' W* ]/ y% L2 Y( S
  41.     srand((unsigned)time(NULL));* f. ~# C% c& k3 V6 A$ }
  42.     int i, j;1 v+ O2 Q% C8 z; L' d& C' \& b
  43.     for (i = 0; i < DATA; i++)0 }) `8 O, b* `
  44.     {
  45. $ @8 `+ l& [/ E, ]. u* ]$ X, Y        for (j = 0; j < IN; j++), k7 E2 k\" {8 M, b8 e
  46.         {, w: Q! p: [3 v) ~; L
  47.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;
  48. 2 U# T  @5 \7 i- P% V6 D        }\" r- I$ z% h7 F( i8 \
  49. * @* q! [/ d$ H* h6 J
  50.         for (j = 0; j < OUT; j++)
  51. ; w7 R  w\" V7 }- S$ D            Lc[j] = La[0] + La[1];8 Q3 i( O! k+ U4 C& i
  52.     }
  53. 0 i; T7 ~/ O4 j}. c& T: D; y+ Q! M
  54. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)
  55. 0 }) D/ ^, ?7 C7 Dvoid initNet()
  56. 8 i7 \, m7 S* ^, Q% D{! x: `) u: q2 q2 s! y  R  ~
  57.     srand((unsigned)time(NULL));0 \: a: j6 |0 k7 S2 w3 P1 u& t& X
  58.     //两部分的权值设置随机值【-1,1】% }) e8 k( O$ p8 w  {
  59.     int i, j;
  60. 3 k; J* Y\" A. g& [. T: Z    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  61. % s  U9 x! c: V' c7 Q. M# y, A; `        for (j = 0; j < IN; j++)
  62. ( [% x* k$ y2 x8 ]6 U& {        {, T- @, p: @0 j
  63.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;
  64. . L: ~) d& U7 B6 ~3 A; c# h            Wab[j] /= 20;
  65. - a1 }/ I; a7 b  _; u        }
  66. $ @' w, Z2 r* m; o$ l
  67. 9 g4 j6 X3 k8 l5 @6 m; Z  p% ]& e+ Z    for (i = 0; i < OUT; i++). ?' J5 i2 t0 F' y5 Z3 o/ S
  68.         for (j = 0; j < NEURON; j++); {  V) k* M% f: z+ x
  69.         {
  70. 6 ^: P8 M( T! `6 x. F\" R. H. n            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;+ r* o% _& C2 X6 z
  71.             Wbc[j] /= 20;
  72. - Q* o- W2 k, y3 e  E; B\" B        }0 m0 ]  M( f0 Z3 ]+ q
  73.      ) f, ?! L0 {4 X2 ]2 p- S( z# `
  74.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化; v; G. s  a- }- B3 T, B
  75.     for (i = 0; i < IN; i++)4 F. a/ }/ f6 \7 e
  76.     {
  77. ( W! G& {5 a; P: J         ; M1 @$ n( j. l  W
  78.         MinIn = MaxIn = La[0];  n( x8 {0 `7 t* {, r
  79.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  80. : o  |9 X\" U\" k6 a6 `! x/ y        {! K8 B1 o1 h9 I7 L6 Y2 h5 J
  81.             if (MinIn > La[j])$ ^& f8 I4 c: o
  82.                 MinIn = La[j];% u* H! a\" a  V, Q/ h  c4 i  B; w
  83.             if (MaxIn < La[j])7 z7 c: z, ~, D7 J3 G* a
  84.                 MaxIn = La[j];
  85. ! g. Q0 @1 z5 j  ?6 `        }
  86. 4 X3 S' H' W, T( u  I2 D2 l& ]! o     
  87. ! ?$ c' X$ v6 \# _+ f1 ]         
  88. ( B7 F2 ^4 T' {  l. ?, H9 i    }7 S/ [  F/ q0 z+ ?4 e3 G. D, j5 \

  89. ) U6 p* o* x8 s4 J/ H3 X* S    for (i = 0; i < OUT; i++)$ c; \* ]  w# r, @) ~
  90.     {. q' z: H/ ]* |; j
  91.          . M6 z# Z! m% i3 p1 O
  92.         MinOut = MaxOut = Lc[0];
  93. ( I6 }9 o3 C0 u: ^        for (j = 0; j < DATA; j++). }8 l! r: \# z) r* r
  94.         {$ o1 z4 H3 z  b! y6 i7 D/ M
  95.             if (MinOut > Lc[j])
  96. # M4 J9 \/ `3 T; f2 S* o                MinOut = Lc[j];
  97. \" Z0 `& o+ C. Y: Q! J- g3 }5 d1 O            if (MaxOut < Lc[j]). v% w# Y( F* \& C
  98.                 MaxOut = Lc[j];
  99. : N* \) m9 H6 W, m  r  s* \3 J. B9 h        }6 c6 S) Q0 Q) k0 D1 f, K
  100. - b% K1 ?; N& @: n! j2 ~\" U
  101.     }8 F) t6 [7 v5 d# a. d* R7 A1 u
  102. / A$ S4 _5 _* M* X
  103.     //归一化/ b\" S# E1 f; l3 o. B
  104.     for (i = 0; i < IN; i++)9 q, J! n# F& ]3 N2 W1 @
  105.         for (j = 0; j < DATA; j++)% T7 M1 ?# V/ I  Z
  106.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  107. / W8 b& U9 d8 D             4 m% x1 `9 o3 ^1 u. P! {/ O

  108.   X& j5 V4 j$ o$ G$ ~) C. _    for (i = 0; i < OUT; i++)$ d1 N8 u7 F9 B& @
  109.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  110. 4 W\" _$ l/ r; |% q! F            Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  111. . u\" _  M% f% h         
  112. 0 _1 y/ e& a+ d6 ?6 d            
  113. 6 o7 R$ h) o' ^
  114. \" p$ _  c( c# H( \6 y; A% g}( R& u4 Q$ H+ Y( B& x- y
  115. void getActiveVal(int dataIndex)
  116. $ u( J4 w, n4 J/ @) t{
  117. 0 _' J1 ~( v/ Z8 I    int i, j;
  118. & F1 L5 j+ {2 X4 J: Z    double sum;
  119. ( L6 G\" z# B8 I- ^/ c0 G1 `# G    for (i = 0; i < NEURON; i++)- ~4 o$ N! f+ H8 Y
  120.     {
  121. + ^( v) X5 c' s! x8 t2 `\" D        sum = 0;
  122. ( F) d  ]. ]\" U5 Y) G& A0 |5 Y        for (j = 0; j < IN; j++)- C( s7 q! _; K7 |5 d9 h3 O' F
  123.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];' [5 ?/ ^0 Y( Z) D) q' p7 n& o. U
  124.          1 u6 S, u; O, G2 a' e/ \+ ~
  125.         LbOut = Fx(sum);
  126. 1 g/ g. I' _) B  W3 u# F) ?7 Q  } + p9 S! _, _! U+ l\" M' \
  127.     }0 f; `% [; ^; D
  128. 9 a9 {, g. D' x\" _
  129.     for (i = 0; i < OUT; i++)# t5 q6 u' C. c; P- t
  130.     {
  131. $ x+ _* @! b9 G        sum = 0;& |7 _# H! Z/ N5 l0 ^& J% P) x4 ?
  132.         for (j = 0; j < NEURON; j++)! U3 v1 }\" s$ K3 |
  133.             sum += Wbc[j] * LbOut[j];
  134. 8 ]. Y  l) _: K7 p3 l( k         . G$ k7 D3 N& S5 E9 L2 ~6 a+ K
  135.         LcOut = Fx(sum);
  136. 2 k& f- r& X! K    }5 y& b1 G% _5 r$ d& k. G. Q\" p
  137. }
  138. * t7 x7 {* Y\" J. I- ivoid backUp(int dataIndex), c/ z# }+ ?( f0 ~$ i8 v
  139. {
  140. + R0 v: c% G% p  \  ~/ |1 m' U+ Q    int i, j;
  141.   C7 H8 [: n2 \( o8 D4 h    double sum = 0;
  142. 3 a$ i; b$ [  ?4 [, E8 l  Y    //Lc层单元的一般化误差+ P0 J6 R, j* }/ `  n$ `/ j
  143.     for (i = 0; i < OUT; i++)6 ?! g9 |0 K1 K3 Q/ A
  144.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  145. * X& B4 I. `0 E$ d! q6 ~( v  |
  146. & K) Z( v; Q7 e) a+ k    //Lb层单元的一般化误差
  147. 2 I3 x, d0 y8 Y5 t+ a. q  h    for (i = 0; i < NEURON; i++)1 Y7 a! X+ l. w% T5 d4 ]. N2 h
  148.     {# F* \- [/ a9 _1 `\" j
  149.         sum = 0;
  150. 3 M5 R/ K' P1 P        for (j = 0; j < OUT; j++)
  151. 8 r( Z- q' q4 M; ]8 h        {
  152. % x9 X5 K) h/ [6 U) H            sum += Wbc[j] * Dc[j];
  153. . O* P+ o3 r6 I& R3 K\" F        }( \2 C\" i, e& h
  154.         Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  155. \" F3 G* Q1 V; {$ a    }3 ?9 e3 g* A$ N( E: z3 \2 ^! a

  156. 5 ?! I, ~! s, e8 ^0 p5 ?7 x    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;: n- x. }( p% {& ~3 i2 j8 F
  157. $ R3 D* T8 ?/ P9 F- {
  158.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  159. ' |+ k, n7 d( Z/ o$ y        for (j = 0; j < NEURON; j++)+ M: z\" s3 S: M! ~\" e
  160.             Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;6 K8 @1 I3 v3 ^; Y

  161. : D8 i+ U* ^  T. ]    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  162. 8 F; G) {  P, I# `6 H        for (j = 0; j < IN; j++)
  163. 1 N5 W0 O- a4 J; q: v9 g5 |- e            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  164. - I; k% u$ W\" F& C7 L- m. Y/ _! M , n- Z2 Y- A( K# a
  165.      
  166. . J# d\" D5 R) W  B     / Y) Q; I( _) r! ]; N$ |1 J
  167. }- a& N& K1 \; C' ^
  168. $ l: {4 k  W' x3 t; }) J
  169. double result(double d1, double d2)5 Z; H5 a8 T7 b2 b# r
  170. {
  171. : k8 e; W* J/ M1 V( m/ B    int i, j;9 Z4 m\" g& f% x- p4 W/ I4 D! [
  172.     double sum;\" S% q0 [/ n* ~. |* e$ m
  173.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;! N$ A- S, v) M+ r8 X# L
  174.     d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);7 u6 o% S1 _+ |6 V2 M# I

  175. 6 u) M2 f, W0 i6 s    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  176. & @8 o6 m# ]/ ?    {\" l: @4 l\" d8 R. S! o\" d
  177.         sum = 0;         
  178. * E* s- K, l; ~: ~/ v        sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;' |# K+ a8 v1 g: t0 g  f
  179.         LbOut= Fx(sum);
  180. * ?/ J/ {: \: x2 ~    }3 W7 K4 L9 ]: ^' z! u, k: E) K
  181. # M3 T* R& d  L\" I& k: Y
  182.     sum = 0;
  183.   F0 `9 B; N\" {5 r! O; `    for (j = 0; j < NEURON; j++)
  184. 9 ?$ D4 U, r3 Y( Z1 n9 P        sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];) M: z# ?5 z& d$ ]/ k1 ~/ R
  185.      # m, l1 H8 v\" @0 u
  186.     LcOut[0] = Fx(sum);1 G% R' w# \, n
  187.      7 {7 `% P$ |' C) B6 m7 K0 S
  188.     return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  189. 8 ~8 H, f% l! `( v 0 K9 p6 |& Y: z
  190. 6 i) L$ g: @$ m5 @. {
  191. }
  192. . I# |; J5 ^! n\" u9 k( wvoid train()
  193. 3 W; k, n$ [- [& l  N{9 I: e\" h0 x6 U\" k6 g$ p) Q
  194.     int i, j, no = 0;
  195. ( u% v5 ?5 {: W4 D  ^    double e = 0;
  196. 3 ~7 Q' f) b3 |4 k% C0 ~+ X\" G& R! ?    do{3 _, q0 \8 m* m! ~  w
  197.         e = 0;0 @) v2 |1 W9 l+ P( M1 W
  198.         for (i = 0; i < DATA; i++)
  199.   i# e1 u/ m\" N4 D8 q* W) [        {\" F1 A; e* i% r! ^4 \
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