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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。 - #include <stdio.h>
- - Y- O: n) W! `6 R: W8 X\" `, S. {) K#include <time.h>4 O8 j# o\" l3 \
- #include <math.h>
- \" E! e; G& |\" Q& U2 D#include <stdlib.h>: c' i. B2 M! X! G# P\" y+ Q: v
- #include <iostream>
- 0 P3 m* j+ v rusing namespace std;$ X- l7 B# {% D
- #define DATA 800! m' Z5 h$ }& r0 q) S/ M0 ~
- #define IN 2+ t6 X6 o8 e6 Y8 M% X8 ]
- #define OUT 1. h& N+ g- m5 {% a x) m
- #define NEURON 452 ?0 {* g: x* j6 G6 O8 f
- #define TRAINC 20000' y# ?' M, {( p9 g$ {8 S' k
- $ J w8 d4 h$ X; P! U
- double Fx(double x)
- 8 ~4 E7 e0 N4 s+ A; e; i7 D{+ w\" R- O# r8 G4 F6 C\" F
- return 1 / (1 + exp(-1 * x));# z& Z% ^. T: h( @0 c
- }* `* g2 g9 Q( X$ ?' `
- //La输入层 Lb隐藏层 Lc输出层. |\" p& ^\" F1 l' {/ l+ e2 C8 u; u8 W
- //样本输入 m/ w: Y* Q1 p% n
- double La[DATA][IN];/ x/ [\" p; T5 a9 O
- //样本输出: Z3 j& v( q/ K' Y! N6 Z0 \
- double Lc[DATA][OUT];8 a4 @. h8 l! L: j% {) y7 G+ O
- //La->Lb权重
- : u2 i1 y& o- M: u9 F7 Ydouble Wab[NEURON][IN];
- 7 I/ M, s1 u. K1 X) M3 x3 y//Lb->Lc权重! P( {) c$ g* t) I- a4 V! ?4 W
- double Wbc[OUT][NEURON];
- - 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
- double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];0 a! }! a8 U( O/ r. `0 b
- , B x! N4 C8 S: g
- //Lb层输出
- ; A5 R. y( i! D. X R T; \6 Zdouble LbOut[NEURON];
- , M4 k% O+ e9 w9 J/ P) N//Lc层输出
- \" k3 k1 h w: c; w R2 [$ cdouble LcOut[OUT];
- + |# H\" U+ I# Y5 \& q* p; Q+ e
- . \5 T% m9 n' _, D//Lc层单元的一般化误差
- , H) L; }7 q& G+ D( Edouble Dc[OUT]; o: y4 w% M4 J% k4 C q
- //Lb层单元的一般化误差
- % _1 \0 B! e7 c5 ^7 Rdouble Db[NEURON];+ D/ j1 U( i. ^ l3 M- p
-
- 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
- void setSample(): g* t: j }; B3 d3 q
- {
- , ?8 Z! Q: C A, f: Y6 M srand((unsigned)time(NULL));
- 8 l2 b! I' C1 v8 n3 z int i, j;
- + z) C! v/ y5 W7 h for (i = 0; i < DATA; i++)* V! R- }4 r Q
- {# [* G$ h: U% l; L+ D
- for (j = 0; j < IN; j++)
- : b1 C+ S- U* E4 x2 I {: j* t\" Z J1 V5 c: s
- La[j] = rand() % 1000 / 10.0;% m& J l% ]% Z, j4 k4 l8 C( d
- }
- : Z# C2 y& ]7 c : `7 } S O; p9 D6 S
- for (j = 0; j < OUT; j++)
- ( ?# b6 ` v. V0 S+ _- R7 v) z# W+ S Lc[j] = La[0] + La[1];
- ( J\" `8 G; |5 M, ?* o2 ^ G }
- ) b$ S8 x. {, Z& v}
- - ^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)
- ! T0 }6 _) t8 q& Pvoid initNet()
- 9 D! x6 v3 C- Y5 E{
- , \$ P8 F6 s9 t srand((unsigned)time(NULL));/ |\" {% K, l9 E$ D\" w5 Y. n
- //两部分的权值设置随机值【-1,1】5 M# u5 a/ d- h( X; z* y
- int i, j;5 y% n* b' H0 R0 \# A+ n
- for (i = 0; i < NEURON; i++)
- \" x* q j) E+ s7 D for (j = 0; j < IN; j++)
- 6 j7 x% G( Y2 X4 f( y m {
- 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
- Wab[j] /= 20;
- . f: X/ X( f6 X; j7 _ f }
- 0 {4 Z8 w, W% Y0 Q- s7 Y \" r/ J$ h; ]2 F: s
- for (i = 0; i < OUT; i++)
- ) H& L. u* e( M$ } for (j = 0; j < NEURON; j++)
- ! ~* d5 p: W. {\" v9 \7 u% s {
- 1 x. Q1 R, V% V* X- i H) g Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;
- & X3 q) l7 p9 O Wbc[j] /= 20;
- 7 l H1 M$ S- @\" l' b }
- , {4 U; A8 G9 s- C8 A5 y, Q: ]; X
- 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
- for (i = 0; i < IN; i++)
- 7 ?0 {! A' A- }) i' A {+ \( w! k$ K# t# |7 }1 q8 `3 ~
-
- 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
- for (j = 0; j < DATA; j++) u X( K# n s$ e+ q
- {$ N) H\" W$ P- C1 k1 T B! ?( N* C
- if (MinIn > La[j]), D) A3 Z6 X/ R\" i9 v k3 v) q
- MinIn = La[j];
- : u& o1 s% a6 D if (MaxIn < La[j])\" k7 v/ W* V2 \1 l% X1 d& W
- MaxIn = La[j];' k5 {/ z4 `: m$ H; t( X
- }
- 7 S3 a: I! d' Z+ P 6 U/ N, u6 R1 x9 `7 l, r+ i1 M2 f8 I
-
- ! }# [7 l3 z: h }$ O! z2 s8 n6 i5 R, P) y
-
- 5 \2 g. ]7 e- f6 ^$ h# y for (i = 0; i < OUT; i++)7 h& v+ m, {/ m5 }; [' {9 |
- {# o9 ?! N/ D! Z( r, p: h
- 9 N8 w/ | h\" J% F% T, d3 J
- MinOut = MaxOut = Lc[0];
- / L1 U4 x n% Z! H6 q\" {1 ^ for (j = 0; j < DATA; j++)
- m! K: F% ?5 E' L( ]0 y) _ {7 c7 M, P# e% S9 d
- if (MinOut > Lc[j])2 i7 @1 q+ ]6 d3 S5 P
- MinOut = Lc[j];
- / Y# f/ \7 Q+ U2 {0 z9 } if (MaxOut < Lc[j])\" ]* e2 j b+ E* D
- MaxOut = Lc[j];
- 4 J ?9 k; n5 G) b }/ s8 e- q8 J- R- i1 h
-
- 6 l6 L ^. x! W/ Q. o# U }8 Q\" m1 h9 H5 w7 _
-
- 9 b1 G( o6 A6 s1 a. p3 h( h& B$ t //归一化
- 9 N' Y( ]/ M$ v% N* {- h( W* w for (i = 0; i < IN; i++)4 ~; a% u! M8 T3 u. P( G
- for (j = 0; j < DATA; j++)
- ( j. v0 ^6 d4 z6 [2 G/ A$ N\" k La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
- . k( m* c4 R1 d, q\" f ! V2 A$ \1 F# U
-
- 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
- for (j = 0; j < DATA; j++)
- : U/ l# Z+ v/ T; w+ Z, H Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
- + g) [: R) k. S+ T% B6 f1 _
- ! m' f8 k2 x8 Z0 V
- % V% u/ f' R3 F# i! `! [
- 8 Y# T1 Z# n5 _* n+ x/ C9 T}
- ' A+ f- i6 P# ~2 H7 Nvoid getActiveVal(int dataIndex)
- 1 N$ @6 n9 n! a8 W{2 N3 t- g3 c3 [ [$ p# i
- int i, j;
- # F4 b\" e/ ]6 Z5 O double sum;
- ; s5 ?, \# }+ L\" V for (i = 0; i < NEURON; i++)8 y, ]' Q! c9 y4 d1 ]) a0 u
- {. {! W9 q+ t2 A S1 X. H
- sum = 0;
- \" ~6 q# e7 f8 W7 c' U for (j = 0; j < IN; j++): H5 }4 U0 J/ n3 g6 Z
- sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
- 9 g/ A9 f( h0 U& A( _* P/ q) W\" V, `
- ' ~+ t' }- _6 q9 X D7 T7 }9 h5 P0 s5 F LbOut = Fx(sum);6 i8 s\" I! y2 j: f. ]+ a
-
- ' q6 P8 ?& d+ i }6 O; [. p6 }3 l! P
-
- $ ^9 `3 A5 f& s for (i = 0; i < OUT; i++)
- 5 e1 t, j7 }$ _7 p* a. J {
- 4 m6 m$ \. x) R/ e. a- d2 E1 W sum = 0;
- # t! \* x3 w! U, W8 @3 j2 D) T. | for (j = 0; j < NEURON; j++)! c2 j) c3 v, T1 o' E7 W# q
- sum += Wbc[j] * LbOut[j];
- ' T, D' @1 l1 o9 j- s9 L
- 6 U$ Q% P1 m9 b LcOut = Fx(sum);
- \" g( @( Q' q& b) D* F: G }
- 3 P0 R$ ]2 k5 n# ^9 q. O; p}5 N1 s. g/ E' E4 B4 f
- void backUp(int dataIndex)2 x: o7 X! X( ~6 Q3 O. v8 m
- {( ~2 g w\" U+ g; H
- int i, j;% q2 q0 G @+ o+ S& }* A }) P0 q
- double sum = 0;
- 0 {8 C: {% G$ }, | //Lc层单元的一般化误差 e+ e6 u4 e. v, y
- for (i = 0; i < OUT; i++)
- ; K ?! K! W+ H$ N. x\" [ Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
- $ O9 F, h( E+ d. U- j1 R) [
- - a! I+ u0 q# ]\" N- ]) X# D //Lb层单元的一般化误差
- 9 }3 j# G7 V, g+ O& R5 t for (i = 0; i < NEURON; i++)
- 6 _5 B4 z& x$ h' t/ s! G {& u& R/ A& D7 {: Z: E
- sum = 0;\" f, N! Z( f# P
- for (j = 0; j < OUT; j++)
- . c0 |+ H1 X. Q* o- U1 h6 r! { {- h8 o( y! T' o
- sum += Wbc[j] * Dc[j];/ _- k( [+ \! k) s0 D t
- }
- - K/ q- G$ n2 F5 }7 N Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;# Z$ m W# A: L% S
- }
- ' W9 V4 J$ V\" g/ G$ P; A5 [9 X' q
- ; E( Y) g\" I5 T* R; s double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
- 4 C; `6 P, ^4 }$ F) j0 s/ Z5 A / ?2 m/ t! r0 ?+ o$ H\" F
- for (i = 0; i < OUT; i++)/ B6 U$ }- }2 j/ r! U& i( {
- for (j = 0; j < NEURON; j++)/ l\" i, z. z8 S0 q/ }
- Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;# Y, _0 l# R4 ?( e\" D* {! f$ B# @
- 4 p6 k/ X; `3 l\" O/ W* M. h$ o\" H
- for (i = 0; i < NEURON; i++). {+ T3 a7 h8 E0 z& Q* Q
- for (j = 0; j < IN; j++)
- - g% j1 h! K/ T7 N\" W& P Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
- * a4 |* Y% q U2 x1 E1 F0 j ( x\" k/ Q5 r1 P9 b8 x6 g: l
- 3 ^2 ]7 c2 X( h7 s6 P- L) e
-
- * f1 k' e6 s: ]. k* Q3 m}
- & c' `' s( F6 v3 A) D; O\" c) ~
- ; \0 i3 |) r9 x6 |) W) ?double result(double d1, double d2)8 a- ^8 d' o) d0 k
- {
- 7 ~/ f1 n8 @4 k int i, j;
- % ~; e9 u4 ]' ?) R& K3 ~ double sum;8 N\" S! h- Q1 Y5 S4 G I
- d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;! F: w5 c\" K+ X* _$ b
- d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);% V! Q. l/ a\" s2 s/ c% z1 G9 h9 C
- : K% c U9 i: Q0 G+ d
- for (i = 0; i < NEURON; i++), w% L2 F. X* D4 b
- {1 I) o4 h* f4 ?9 m4 D6 ~* ^: A
- sum = 0; 6 Z7 h8 ?* ?) l% U! d, H6 W
- sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;
- : L. U, }! `$ p9 r7 \ LbOut= Fx(sum);+ @$ G; k) Q\" n! g! Y4 W. x
- }( M+ M. _/ |- q& h, m$ M8 R
- ) Q$ {\" {* J/ s4 g% G4 s- K
- sum = 0;8 t; P# M\" Y! J
- for (j = 0; j < NEURON; j++)) m* }% F2 o% k5 J. V; N, w
- sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
- 9 M& a4 k. r5 N# {, S- H0 i % t% o# E' Y* `
- LcOut[0] = Fx(sum);/ M7 |( |1 v( ^) n
- . w |: D8 X1 D6 [3 r0 h$ Y
- return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
- * ^9 ]3 e7 q( P2 a: n
- ( _: ~% [* i( e& P1 F) O
- ; k+ n\" ], s\" R8 O+ V}
- / F; U* J* q) e: P& U& a% u3 ?void train()/ r* b3 |2 G2 O3 m& n
- {
- : j0 l$ s! }+ ?1 o3 w int i, j, no = 0;% j6 n7 Y8 M8 e
- double e = 0;
- / S4 E& U$ h\" c7 T% a% M( {* L% \: a do{4 m, C! i& w; O' G2 c6 h( T( ?& d
- e = 0;
- - R. E- U4 v' d) S y for (i = 0; i < DATA; i++)
- 1 I\" f. t# _1 n9 g7 } {( f$ Z! e7 m V- u
- getActiveVal(i); # H4 s6 {# ?; K s
- backUp(i);/ U: X9 Q# ]5 v1 `1 t! u# ~6 d
- e += 0.5*pow((LcOut[0] - Lc[0]), 2);$ r# q& _- {/ A
- }9 T' j( J) g0 m& Q7 o& n6 ]# J4 m( U
-
- $ p- j. s* L ?\" y7 Y [ cout << no << " " << e << endl;
- 4 m+ Q5 \1 w7 I( ~. y no++;4 G5 z- k8 d$ x' L8 K
- } while (no < 1000);
- 9 S$ e! l. }8 l; S. F
- 4 h, N) M3 \, E( N4 A7 h1 Y7 I k % h: ]9 M% f: f! t
- }: |% o5 z5 H! B8 ? N
- `& h* S' ~( Y# x3 {# X+ B
- void main(int argc, char const *argv[])4 ^( v\" J# s( T, z, e8 K
- {
- 5 E$ \\" q1 F* p 0 j+ p* x) |\" f5 H& o3 h: R
- setSample();
- 3 w+ J7 b/ M3 s/ Q+ i8 o initNet();. {/ Z2 a+ O3 ~) ^/ \* |
- train();
- 8 @& b; r9 p1 b- H double a, b;4 s* u& e# x\" C
- while (1)
- 3 Y\" D* I$ v+ [; z& U- b5 ^ {\" F: e, `6 B' t) |& X: S
- cout << "print two numbers" << endl;% E4 i) ? M, j
- cin >> a >> b;
- \" l\" k3 H+ R! D( L+ x. ~2 t* G cout << "result:" << result(a, b) << endl;* h0 u6 I1 V, D+ P\" ]
- }' x: l* m3 j& |5 n0 z' F2 ~\" ] f
-
- % ^* s; A5 \6 X1 w
- 9 d: r* @, l\" r}
, i% P: P$ v! j U! V
; ^3 {5 G( I* |4 ?) ^; M
|
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