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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 |正序浏览
|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!! D% }% m: [+ E$ |; Z& U; l
ps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>4 e5 n8 t* z% d* [2 R4 ~
  2. #include <time.h>3 |9 n% D# F, |4 {$ e  H$ w$ |
  3. #include <math.h>, v4 K5 V6 i2 \9 P% e
  4. #include <stdlib.h>/ K) B2 K1 A1 z* h/ f7 l# h
  5. #include <iostream># Q) S% g/ p/ i# g# r5 W0 D
  6. using namespace std;- a. L; a7 c- @$ x7 D$ v
  7. #define DATA  800# Q( a$ \) l0 z) l+ c7 L
  8. #define IN 2
  9. ' Y( f! K9 v. F& M+ b#define OUT 1\" T; z7 P9 i) M\" p' \6 F
  10. #define NEURON 458 P; ~: X! q\" S% b0 d
  11. #define TRAINC 20000
  12. \" L2 Z  x9 {2 D# P! K $ ~, M  e' ]. U\" F8 r5 H
  13. double Fx(double x)# ]0 u' V, T8 Y0 \
  14. {
  15.   a8 U5 |6 F\" D' Q\" Y9 ?8 j8 O' L    return 1 / (1 + exp(-1 * x));
  16. \" t4 M9 B9 I. l) g) c}\" q7 U$ I- C9 _- C& m
  17. //La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层
  18. / s) d6 N* O$ B0 x//样本输入
  19. 9 t, c$ k  u. K8 ?+ s& g\" Xdouble La[DATA][IN];/ A+ q6 g- o1 Y7 p6 z
  20. //样本输出9 f- g, B( ^5 O8 q, w
  21. double Lc[DATA][OUT];
  22. 8 ]( H6 R1 W4 o! `$ [//La->Lb权重7 T- {- p9 ^# V: Q: m0 X\" o% @\" n' Q
  23. double Wab[NEURON][IN];
  24. * S' E, O5 }; u: H//Lb->Lc权重( C% c( [1 ~1 g8 B2 ]9 A% a
  25. double Wbc[OUT][NEURON];
  26. 5 ^$ M7 c3 y\" p0 e9 O: n) P//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. 5 F\" ]/ @8 q. u; |& x% [double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. 9 T3 q/ k. Y7 K& b
  29. / T- t! e# R7 A+ `2 y, Q1 l//Lb层输出
  30. 2 z' |4 G* g# i+ ^8 j7 ldouble LbOut[NEURON];
  31. ) O! q) g, y3 N: l, C( W//Lc层输出8 e, a. q* t1 w5 v% @0 U
  32. double LcOut[OUT];
  33. * _( p\" U- t4 R* d # C. h- a6 A5 H( P& m: O
  34. //Lc层单元的一般化误差7 ]2 Y, F0 D& A/ n
  35. double Dc[OUT];2 {  v' ]& S\" g7 O: P1 T: X3 x: S2 X
  36. //Lb层单元的一般化误差
  37. ' o5 G; J, I* k# Odouble Db[NEURON];
  38. / [! D& B; E0 @) p: S' z
  39. 5 W8 W/ i% U$ i2 _//设置样本数据
  40. - ~3 l' W8 V. Q9 A1 n' P* C, xvoid setSample()
  41. 6 j) a4 {7 X( h$ M  O: Y# G( {{3 T* R) Q. u' l$ v. S
  42.     srand((unsigned)time(NULL));
  43. & b2 a. v& w# A0 y7 A  h2 R    int i, j;% N7 c1 B: o9 A( Y5 `\" i0 K
  44.     for (i = 0; i < DATA; i++)
  45. ! I% C, y% t9 z, Y    {' R+ B/ s8 I9 v( ^1 x5 X
  46.         for (j = 0; j < IN; j++)
  47. 9 _* i; e: o' `  s/ |        {* u8 H( W+ ~$ c. z) t( H. c
  48.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;\" U+ M- _' E% ]6 p$ |
  49.         }
  50. 6 [0 V- K! ~8 Z
  51. ( c- R1 C. c2 Q+ D5 m: I# P        for (j = 0; j < OUT; j++)
  52. 6 T. E! D3 n; P3 p4 P            Lc[j] = La[0] + La[1];7 I9 ~& s7 T8 |/ l6 }3 o  q# [
  53.     }
  54.   t7 ]1 x( Z1 {# w1 }}, _) W# [\" n  m# X& ~( V
  55. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)1 k0 t6 \: e* ]
  56. void initNet()\" P  J2 r+ _! V7 g( U
  57. {) I: m/ K( o  c  Y
  58.     srand((unsigned)time(NULL));
  59. 7 c/ s. M& a8 {% A    //两部分的权值设置随机值【-1,1】
  60. ( `2 Y\" @& ~- O7 K! z    int i, j;
  61. ; p/ @# b\" w0 L  t& S    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  62. ; l4 }' J) A1 B        for (j = 0; j < IN; j++)
  63. & |& z$ v% }' y* y7 O; @        {! R, O. O0 ]\" h  C4 h
  64.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;
  65. 5 B2 w( l* B# [            Wab[j] /= 20;4 |0 [- n- Y+ J5 S1 T
  66.         }
  67. & k\" P% ~$ v. N* p0 t- n2 F$ q
  68. ( k1 ~, ?3 Z; Y    for (i = 0; i < OUT; i++)7 E\" Z, W1 ^) i; @9 q$ j
  69.         for (j = 0; j < NEURON; j++)/ C. v3 N0 D. u# j
  70.         {
  71. 4 _5 S5 Y) X0 y* W* u' k% q9 S            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;
  72. , ]5 m5 Q) F5 \+ ^\" A( H            Wbc[j] /= 20;! T% d+ z# x1 g& X
  73.         }
  74. 5 m4 M% S2 |4 l\" P     7 |8 r! L/ W* F$ q7 _$ s! \
  75.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  76. + h/ E& Z6 c8 n1 D( f  D: [7 T% V    for (i = 0; i < IN; i++)0 O+ w, F, D8 Y1 j5 C  _' t
  77.     {
  78. 6 ~+ p% e0 u# S         . @# N, ^% p1 K9 Q& Z0 J9 O2 J. O) `
  79.         MinIn = MaxIn = La[0];& Y\" M3 g% |/ R1 {  V1 |
  80.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  81. * {# O/ i7 q, F7 z        {
  82. - S5 X' M5 ]$ L9 \            if (MinIn > La[j])/ i2 V$ E3 f$ M' M+ z/ Q
  83.                 MinIn = La[j];5 V+ Y* l\" h3 ~) w$ {
  84.             if (MaxIn < La[j])
  85. $ M' q' ?; |4 V5 i% f9 g                MaxIn = La[j];
  86. 1 u* R+ S. r1 K# @\" P        }
  87. ! [/ x9 j5 L5 S& G  [  [( D     8 y' B& n$ u, z
  88.          1 I# n6 i' t\" p( n\" d
  89.     }+ j\" L$ U6 ^0 Z. J$ }2 A, y* d

  90. 7 g7 r  j: ~6 i* B! n% t3 o    for (i = 0; i < OUT; i++)
  91. 5 R4 v  [$ r- X$ G    {
  92. / o% _4 @, B% {         
  93. 9 G9 M6 P' J2 |0 f7 m        MinOut = MaxOut = Lc[0];0 a2 [8 f! I9 k9 G& ^
  94.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  95. 0 P6 k- f2 ~+ s: Q9 F/ `( s8 }        {
  96. 7 ]/ f' q  f# A6 {% l! z6 L            if (MinOut > Lc[j])
  97. 9 p5 V) e/ ~. r9 V                MinOut = Lc[j];
  98. \" a6 B  L& G& \, z0 r2 ?            if (MaxOut < Lc[j])
  99. 4 E  H+ A# O5 S, m, l. q6 `                MaxOut = Lc[j];  ]& e% D$ Y; I' |. S* v3 x/ x
  100.         }; l\" n9 _1 \8 {6 E$ V
  101. 5 V: a- ?3 D  F# @7 B% ?# C3 X- A
  102.     }8 S1 ^2 Q  S6 B0 y7 H. K4 h! \/ K

  103. 5 T) V* \- p, i5 u    //归一化0 U* x& @( C. q3 n, K7 `% l6 x2 ^5 E
  104.     for (i = 0; i < IN; i++)9 p  ~0 U4 K) a( \: j
  105.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  106. * ?3 `# H1 F8 ~# b' Q( |0 w            La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);# k$ }; P3 ~; E/ ~
  107.              & F) K- T4 P( ?; |9 l) u0 x

  108. * B+ e# Y( L; K\" V    for (i = 0; i < OUT; i++)3 f# y3 R0 h; Y; X) _! Z4 L
  109.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  110.   _3 L) Q2 C* F# X0 t) q            Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  111. 2 ^5 O2 }6 z. ~' D+ X& u) e         1 c, a. |( V  S8 n9 g  x8 W$ }
  112.             
  113. . V5 E( z  Q: s: r
  114. ' t7 W\" j! c: ~+ g/ [}
  115. , M$ {\" E+ w! @7 W: Gvoid getActiveVal(int dataIndex)
  116. 8 c9 c( W; C  \9 r1 z{6 J3 |3 F\" I, |; F
  117.     int i, j;
  118. 2 N; B# P4 _6 S8 ?% O    double sum;% F9 Y$ [3 D- v( q) l) Q% J
  119.     for (i = 0; i < NEURON; i++)& Z2 X3 B  k* F$ s2 S: p' s
  120.     {' ^5 r4 r# K+ ~, X\" _4 e
  121.         sum = 0;! e+ Y6 }  m+ D0 i
  122.         for (j = 0; j < IN; j++)
  123.   b, S$ a* J* l7 [8 G; b            sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  124. 8 V\" Y2 X& h& S0 }         
  125.   L' u* ?) L! g' a& v8 {\" w        LbOut = Fx(sum);! N* E9 Q* E5 y* Y& T' X/ K$ \

  126.   o1 B, K2 U1 k+ A    }5 y- E9 x: T6 S% _7 r
  127. 5 s6 Q! p/ X  J- w  Q, h+ E0 V/ V: j4 T
  128.     for (i = 0; i < OUT; i++)  w& t. {9 K\" q& z
  129.     {3 D8 }  B- V! B\" l2 d8 @$ a- E
  130.         sum = 0;5 n7 W: O2 g' H& Z/ p
  131.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  132. ( u; o+ A/ c9 f0 @# V. D. ~5 i            sum += Wbc[j] * LbOut[j];  L) |- C$ Y! s
  133.          
  134. 2 O( {  x3 s9 |; r7 C' t        LcOut = Fx(sum);4 Y& ~) v/ O9 G( F  t' c3 ?
  135.     }) D* W, I  }& w$ a/ C1 e
  136. }
  137. 0 E7 a: e  e! V8 Rvoid backUp(int dataIndex)4 T) H; p\" z. ~% i5 e
  138. {% e9 ^: J1 k( M2 y  s# D4 O4 _' L
  139.     int i, j;
  140. 8 d0 n3 Y4 e, U  Z' Z* a    double sum = 0;
  141. 5 Y2 i) `) e; Q; }9 l' Y    //Lc层单元的一般化误差8 Y% C( p$ `; |1 w* W
  142.     for (i = 0; i < OUT; i++)7 O\" P\" u, X# h- S2 j2 d) G5 s
  143.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);0 G- F! }! _7 a7 J7 t$ ^

  144. 6 L  a) H6 i  |7 M0 x\" {    //Lb层单元的一般化误差
  145. ; J3 f& `* b, g0 [    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  146. . A9 s  T. h8 x+ N2 x    {
  147. 8 E; y' T1 t0 n6 W, Y6 Q5 _& h5 V; F        sum = 0;! b8 L  H( K0 u- z/ v; @. E
  148.         for (j = 0; j < OUT; j++)1 g; R( T\" g( i( W' Y* b
  149.         {
  150. ! {: ^1 w9 }2 T' H6 C            sum += Wbc[j] * Dc[j];
  151. 6 S* @6 Y$ f# n        }
  152. ! X. o, n$ E2 c        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  153. , j  ?6 d4 V( q7 V$ {2 W  u    }
  154. $ @- B# ]! a! ^' l 4 W7 i/ Z3 R4 N  c( o7 j
  155.     double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;0 Y( H* Y( q% f

  156. % _! P. m6 x3 s4 o! e& }    for (i = 0; i < OUT; i++)
  157. \" A4 n+ A+ L) G) t        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  158. ( H) Z# U0 [- r, O            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;/ ?0 `8 ?6 w! `% b' _/ J

  159. 9 A% \( k* O* }$ q6 P5 p( _+ o    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  160. ( _  p5 v* \8 O6 ~        for (j = 0; j < IN; j++)! `8 |7 ^5 R/ P& \! Y
  161.             Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  162. . |4 }; t# s9 j# j) c6 L7 L1 M; |
  163.   P2 Z( P  Q, s1 ?1 U& O     7 R5 Y$ _& [! C$ j+ D+ _$ X/ V$ w3 }
  164.      
  165. / q1 @: {, z* w}0 j+ a- q8 u' e) g
  166. 6 |  r* w- Z* D
  167. double result(double d1, double d2)
  168. , N/ Q6 P\" G% u+ V( ~2 X6 ~0 W{/ X6 D  I( L2 b4 V2 h
  169.     int i, j;- B  `* w; ?7 w; m/ G1 Z
  170.     double sum;/ L5 I. l- T# N& }
  171.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;8 G4 b& ^7 ^% F* u7 P/ _! H9 U
  172.     d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);0 Q% d/ |( j0 n% z

  173. , d$ e) U: d7 N7 J    for (i = 0; i < NEURON; i++)% |, p% C+ p' s7 \0 o3 V$ L  e2 w. T
  174.     {* G3 U+ o+ U: |7 ?
  175.         sum = 0;         6 X- E! h, G3 `5 t' }
  176.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;- _1 l6 C0 Y* Q( N9 n$ d: |7 J
  177.         LbOut= Fx(sum);' d, |/ i1 r! T+ M5 x\" D7 T
  178.     }& J, |! B) J, Y1 y9 S3 C' l

  179. 4 S; t4 O# h9 C5 @* ?3 F, @    sum = 0;2 w7 y& T5 r* l2 J0 D
  180.     for (j = 0; j < NEURON; j++)
  181. 8 G, s7 {+ @- @, R) U9 K6 `' b        sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];4 b& d* u  O2 S0 T, G* O/ b- h
  182.      1 y, [( N4 b5 u6 e, A
  183.     LcOut[0] = Fx(sum);
  184. 9 ?5 S6 E5 M6 Y7 Y0 J# C( h$ \5 W     
  185. ! H% |. t! q4 C: D    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  186. 9 ^9 I. M1 J2 k 0 k2 q: T: c) I6 X8 T
  187. ( B- G/ t5 M% z8 X
  188. }7 [! h$ X1 m, Z( F! Z4 W
  189. void train()
  190. 4 l6 t0 Y( m9 C- y% ]# b{
  191. * R. h+ T. l+ N\" ?) Z: d    int i, j, no = 0;
  192. ) A& R+ ~+ y3 o, D# R    double e = 0;% }: R6 T1 u) Z# T+ K; `
  193.     do{
  194. - e* D  ]% c+ i. M5 T4 e\" y$ K        e = 0;
  195. 3 ]6 I% C  u% [, e        for (i = 0; i < DATA; i++)
  196. 9 P* f0 l  x+ @: d        {( |6 r/ }1 m2 {  u
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