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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
|招呼Ta 关注Ta
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!" Q% P$ b! g! ]9 K. I
ps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. % Z- H9 d. l# y8 x#include <time.h>- N0 Z: m2 z+ D
  3. #include <math.h>
  4. , W1 l9 J8 D$ p- i#include <stdlib.h>/ R\" g5 }; V) z9 B& A0 w\" X
  5. #include <iostream>
  6. 4 l, A7 S. Q0 N; O  T. Jusing namespace std;. @! ?6 Q8 v4 c\" N\" ?' \0 \* b7 I$ ]
  7. #define DATA  800
  8. * |% A$ \9 {! R\" D& [0 {#define IN 2- m% B/ i6 U4 ~: ~: G2 P
  9. #define OUT 14 W; W: W  J+ ]& y3 r3 A% B
  10. #define NEURON 458 j# g1 ^$ b' E4 x* M5 l
  11. #define TRAINC 20000
  12. ( M9 B- D) s9 w9 V# {4 a* Z : F0 v% y7 x/ g\" a  U
  13. double Fx(double x)
  14. % T( o8 r9 T! O3 F% C  F' [{
  15. 9 \. h: R, V\" i. I; V    return 1 / (1 + exp(-1 * x));- ]\" T) Z& D\" C2 L  G& I# }
  16. }
  17. ; X' A9 C8 C: N* a. J5 N//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层( X# A4 t, }5 H0 m  _) q% {
  18. //样本输入
  19. # ~$ ~. v) D9 Jdouble La[DATA][IN];
  20. , k, g$ }0 v\" ~$ @! D//样本输出
  21. 3 {& x4 ]$ X7 ]4 P+ {\" gdouble Lc[DATA][OUT];5 Z. G/ s4 |& E7 _/ b
  22. //La->Lb权重
  23. $ `3 I7 ^# Q- F  N0 \5 Ndouble Wab[NEURON][IN];$ R  ^5 Q, J% |$ Q
  24. //Lb->Lc权重& b( A) ~1 t6 U$ {1 n) W1 l8 U
  25. double Wbc[OUT][NEURON];
  26. 5 m4 @0 q- ]0 ~# |* }//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出.../ ^6 }+ K4 O/ Y  X: M; \4 e5 K
  27. double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. ( g2 G6 ~& j. H2 J
  29. 1 Y! `  V& j/ w& C5 H//Lb层输出
  30. , z3 Q; I2 @( Y: h) rdouble LbOut[NEURON];0 p2 ~) s  J6 D) |: Q
  31. //Lc层输出1 ^$ \\" v& K( X4 p2 Q
  32. double LcOut[OUT];3 T. z9 A) J6 Q% b\" k( ~' K/ T7 h, B
  33. + p* V7 O' A: t+ n& K9 v3 ^
  34. //Lc层单元的一般化误差# t  o9 K/ F2 M' p0 {2 a
  35. double Dc[OUT];% u# q9 N6 y. U7 z6 G/ a
  36. //Lb层单元的一般化误差
  37. \" p$ I  m' I; F5 C9 Udouble Db[NEURON];- c- B0 A+ p# l: V( r/ I
  38. 8 @1 m  {, u  s) B$ Z# C
  39. //设置样本数据$ M- X8 P6 s8 z, J4 B# p5 A
  40. void setSample()
  41. # G: T2 y/ |. \. N{
  42. & L/ Z6 b2 H3 u3 u) _    srand((unsigned)time(NULL));3 [6 r3 y/ x! D9 R
  43.     int i, j;* m- @/ E. I% @9 G; q* X, P
  44.     for (i = 0; i < DATA; i++)
  45. + ]% k( T  x9 _6 Y( n* p    {
  46. ) ~  {. w4 N% f& U        for (j = 0; j < IN; j++)! {6 t' f; I' d0 r1 \& ?
  47.         {
  48. % z) T! b+ ~+ h$ G+ A* K1 P% c3 h            La[j] = rand() % 1000 / 10.0;\" f4 h- R\" J5 y3 Q% I* c4 U. O
  49.         }
  50. , E/ y4 R/ u6 e* t' v
  51. $ s9 J  G# P7 v3 c6 f        for (j = 0; j < OUT; j++)% _, o/ {8 c. Y; {# g, o; {! ]
  52.             Lc[j] = La[0] + La[1];; G9 c) l( N: w0 e5 ?# X
  53.     }8 `2 e' R7 m# ]5 F3 q4 y
  54. }
  55. * z\" h* d% q; h! D/ |' S' t//初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)2 b  n+ P8 a- B& i* Y' g
  56. void initNet()  L% b+ w( ~0 k2 l8 H0 S  j
  57. {
  58. / @4 A' Q$ `9 L# j3 }8 U% l% P    srand((unsigned)time(NULL));
  59. * j8 M: k+ L, E5 ^9 Z    //两部分的权值设置随机值【-1,1】. l+ k8 \, r$ C: B9 W, H& P: b) }3 V
  60.     int i, j;
  61. + R0 e9 x9 |& E. g2 o/ D( ?    for (i = 0; i < NEURON; i++)7 v# F3 }% e# I) @
  62.         for (j = 0; j < IN; j++), h1 g6 S0 o. P) S
  63.         {, I  S; y8 j! h% }\" S; g
  64.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;' e! X3 m\" L3 n) v
  65.             Wab[j] /= 20;
  66. * E* W7 o' I2 A' R  p7 i: t        }0 s# k1 D  T% m/ H
  67. $ E% F: h9 f: b3 ], ]# ]  z
  68.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  69. ! `7 [6 d& P0 Z5 P) `        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  70. 1 N6 D$ a% Q9 t' u        {% g8 M7 B1 T7 @; w
  71.             Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;4 u7 @, P  {6 X& d6 I
  72.             Wbc[j] /= 20;' X( t5 T/ C  F8 k4 O5 q- Q
  73.         }
  74. 2 u+ |' D, C/ N5 P) W     
  75. 0 v  j' h! C' c8 T4 p    //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  76. 5 ?7 k/ e- m( b0 Y\" i0 v& R    for (i = 0; i < IN; i++): `: j- z+ ]9 v# C
  77.     {
  78. $ r1 J, z# a$ N\" k$ h: @: Z         % F4 c  e- e; [( b% _' B
  79.         MinIn = MaxIn = La[0];2 J. A0 u/ V' C
  80.         for (j = 0; j < DATA; j++)  _5 K\" T; C. e/ `/ ~- B5 @
  81.         {1 l5 S1 }4 z\" d% a/ s
  82.             if (MinIn > La[j])
  83. , y. D6 x% O/ i% z6 a1 c8 X- M                MinIn = La[j];
  84. % R6 Y$ o+ D6 B6 W7 O            if (MaxIn < La[j])
  85.   s/ h5 V6 D6 w5 s                MaxIn = La[j];
  86. 5 T; i) a8 i2 R: L  X2 _5 h( [. z        }
  87. 1 T9 s* b- T( K\" K. u9 s7 g     ! V- Y  l3 l6 P
  88.          
  89. $ S& ]8 \0 H& O! U4 x& r9 n    }: F0 ~( [\" q\" c/ G  C

  90. 0 O6 W- t1 i, p, }1 Y    for (i = 0; i < OUT; i++)
  91.   C1 |6 C# k( J( D( M: k    {$ |1 k2 u5 _6 u5 Y' ~# }
  92.          : r$ `, _, g' n
  93.         MinOut = MaxOut = Lc[0];+ b4 @9 D9 ]& S
  94.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  95. 7 @( k3 W+ N9 W2 o' V8 b        {
  96. 1 k! {! ?0 G: I4 a+ c) F' |            if (MinOut > Lc[j])
  97. ( o# S# u- m/ y9 H7 P                MinOut = Lc[j];5 K2 i4 D$ Q: H
  98.             if (MaxOut < Lc[j])/ n  e$ v\" g- B' o/ V8 j9 P
  99.                 MaxOut = Lc[j];
  100. & m7 l) G# ?- R2 p5 V1 f5 Q1 v        }; F+ l7 @( R0 t# U: F( L6 _  h8 u
  101. . N1 T/ n( Z: b) T1 D( l0 q
  102.     }  M4 c1 m1 T( g\" K+ M* N+ R

  103. ( j: k0 g/ W. _( K    //归一化; [! s( ?) w. W# @: d& \# }2 x/ S0 h
  104.     for (i = 0; i < IN; i++)8 f7 ]# h- \5 @
  105.         for (j = 0; j < DATA; j++)3 C. m0 ^# d$ X$ F) C6 o. O8 X' r
  106.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  107. . @2 Q8 G7 ~* Y( t3 D+ ~) Y            
  108. ( |# q, Z3 l2 a* Z6 P( \ \" L' r$ P+ z; Q5 ?5 A. `0 }
  109.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  110. 3 Q4 ?6 x  T* e- h+ H2 [5 i        for (j = 0; j < DATA; j++)( S1 t* M  n7 k$ }1 A\" ]3 t
  111.             Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);6 p! B  q: Q$ S. Q
  112.          : a; g# Y* R4 Y
  113.             
  114. - W5 `3 ]) }1 r0 z) H& R $ ~' t- v8 S6 e& }+ N\" F
  115. }/ p  ]2 _2 t0 E/ ^
  116. void getActiveVal(int dataIndex)
  117. 5 X$ {) \) J, M2 G9 o. I: C4 x/ p{
  118. : p% F8 m6 j+ z; |$ y$ N5 m; q0 }    int i, j;
  119. 8 L7 Q- S  k. h& N    double sum;
  120. 1 p6 i+ n' \. r$ T    for (i = 0; i < NEURON; i++)) ]+ U) v# s2 @6 `8 |4 `
  121.     {% x3 Z; E+ G7 B6 ^% I$ o4 |7 @
  122.         sum = 0;
  123.   {0 |& N8 W7 r' s3 k) A+ i% R8 s- j6 F        for (j = 0; j < IN; j++)
  124. / S1 I3 ?- k6 e+ ^            sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  125. 0 H* x7 ]5 w2 Y9 O         
  126. 3 D4 S% x4 z( ?! @8 K! L        LbOut = Fx(sum);
  127. ! g8 z5 B\" V- J( ^
  128. * v/ W* l6 o( x7 [    }\" ?% g/ L: p% Q3 q9 A
  129. , X) ^& F' M# S( q
  130.     for (i = 0; i < OUT; i++)6 X/ r3 I, z' s/ J0 I: c. x
  131.     {8 H1 R  C9 Q0 D) ^1 l
  132.         sum = 0;2 j- k$ x* ]8 f+ ^. i4 i
  133.         for (j = 0; j < NEURON; j++)2 o, {5 l5 L6 d$ I0 q
  134.             sum += Wbc[j] * LbOut[j];/ }' N7 P7 g6 v( G5 P+ o' z
  135.          5 F9 T* O& x( U# O/ S
  136.         LcOut = Fx(sum);/ S& c, L4 A* Q3 A, u
  137.     }$ x2 B, o\" `2 ~% w* Y8 F\" ?! Q
  138. }& J1 `\" J1 e( X9 C9 D
  139. void backUp(int dataIndex)5 _/ ^9 }4 m8 H: i) d
  140. {
  141. # Y  r$ \7 n) G- N    int i, j;
  142. * M/ E* s  Z* H    double sum = 0;
  143. ! \& X& m4 _# X    //Lc层单元的一般化误差; H& |* w6 L4 g0 q+ v
  144.     for (i = 0; i < OUT; i++)# V% \\" k: K# o2 V
  145.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  146. 9 F$ @+ m- `5 m% t
  147. & S: L+ T6 I! D9 I    //Lb层单元的一般化误差. P1 @1 A, {8 h9 x- M
  148.     for (i = 0; i < NEURON; i++)# H5 H  A8 t2 Z' ~+ r2 v2 P2 g8 }
  149.     {
  150.   ?* ]! Y  j/ h+ T        sum = 0;5 p- ]+ S2 u6 ^! C, ~, V3 q4 T
  151.         for (j = 0; j < OUT; j++). l6 R( V& u( i$ a3 L5 {
  152.         {
  153. + l% T. Z$ }, f* s5 a            sum += Wbc[j] * Dc[j];4 X9 B\" {3 ]) p- ]5 ^6 ~
  154.         }
  155. 4 e8 m2 K8 ~\" p) y* U) k        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  156. 4 }$ k  J1 B7 ~) n1 h% }; @1 n& Q. D    }
  157. : |& C4 I# b: w% V! F / D3 z6 h2 k1 k0 a3 y8 R
  158.     double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  159. 5 Y3 `9 w& |3 w$ X/ v 4 j# _& T4 ]9 X9 N* P& f) u3 k0 g
  160.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  161.   F# P  g7 r! B$ V  @        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  162. ; A0 \, Q\" j9 J& _            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;' d8 k) U1 }* @3 |5 Z

  163. , E# g7 H. y) N6 y1 G0 M  K    for (i = 0; i < NEURON; i++); V( D% Z/ o1 S8 h% \
  164.         for (j = 0; j < IN; j++)
  165. & s% b( X9 B& `. A5 v            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  166. 6 Y2 f% [% V# z0 E ; F- J6 r# K8 l$ o2 k
  167.      % W! p7 {) F, @3 H7 I6 E- `
  168.      
  169. 7 h6 q; S1 C, D5 q6 i}; E4 X7 V, }- O9 k& w8 S

  170. % _* u/ J* ]( u, Idouble result(double d1, double d2)  g7 U( h$ c  P% n/ e
  171. {
  172. : u7 @# w3 E  h\" ]6 f2 S    int i, j;
  173. 3 e3 c& @5 i\" m( y0 @9 E- {    double sum;
  174. 0 R$ @; Z7 ~% Y$ `2 v. s3 u: }    d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;: R, D# {: n* H* }3 d# j
  175.     d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);
  176. % T! U+ ^0 q3 T) X
  177. 6 |! t. ~5 I0 \) s/ ^    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  178. - ~8 ?\" e/ L& r1 F: e2 F    {
  179. * w* }. o1 {$ {        sum = 0;         
  180. , `$ z7 i( d8 C* l! ?8 ]$ @        sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;! G; o; o$ O: F! @; G1 L9 n
  181.         LbOut= Fx(sum);
  182. % X8 ~) ]+ v( u    }
  183.   f3 g0 x$ U2 p5 Y$ m ' d! w6 B  }6 z( W3 M
  184.     sum = 0;5 [* u* j# Y: y, _! O
  185.     for (j = 0; j < NEURON; j++)
  186. & `$ E; X+ `4 y% o        sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  187. 2 H' k2 Q) C: t) d4 W     
  188. 3 \. v# ?3 L$ h. G3 x+ ?6 ~    LcOut[0] = Fx(sum);
  189. ) X/ z! F! ^- p     
  190. 1 W. W+ ]/ z% P! H    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  191. / ^$ \' x9 ]; h8 r 6 p3 s! I7 a  l* \& _0 [

  192. # G7 u( r* x8 @$ B0 w. Z}1 ~; J; s1 e1 z6 O! S) c6 _3 m
  193. void train()& U0 d! z& B0 V6 ^/ U
  194. {4 @\" J& q4 ~' f/ Y$ W
  195.     int i, j, no = 0;: b' J; g6 l- S. r- A/ N
  196.     double e = 0;
  197. * w$ I5 O# O% A    do{$ i5 Z  K2 D  g, j, H
  198.         e = 0;
  199. - ~) R& ]. z0 ?9 f# M' c8 A        for (i = 0; i < DATA; i++)
  200. \" B3 {, ]: Y0 m\" Y. E        {
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