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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!
1 z: u- N1 Q3 {# m: L8 |  lps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. 5 l3 _+ o& u: y4 E. p2 V# I( O, g#include <time.h>
  3. * l) D, j: p' M6 Q. t& E\" O( q0 j#include <math.h>6 f: q8 g) O. V  B
  4. #include <stdlib.h>8 j4 B4 G) Q% B
  5. #include <iostream>6 f0 s/ E) h% T' |
  6. using namespace std;
  7. ) v8 p% |% w) ^6 i' M( p#define DATA  8001 p9 }# f2 B8 G1 {2 ^
  8. #define IN 2
  9. ) _4 ^& J\" w  [; Y#define OUT 1
  10. ' R) R1 V7 W0 f% K- |: W) q7 ~+ ^/ y#define NEURON 45
  11. ; j$ A) C1 _7 `#define TRAINC 20000+ L8 H' u1 `3 V
  12. 4 t8 j5 F7 W2 ]' X4 U! g
  13. double Fx(double x)$ t: q, ]' P! j1 [\" H+ l2 J8 b
  14. {! C' h! J  Q3 K: P1 ?: j
  15.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));& I: j6 }- A2 e4 V) H
  16. }& G% Y6 Z3 Q( g: d4 B
  17. //La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层+ s% g( W: \6 d- k! q9 E8 ^. K9 l
  18. //样本输入\" R* f' z$ T* e
  19. double La[DATA][IN];, M/ v, K3 d7 W( Z0 o  a
  20. //样本输出
  21. 5 H9 h6 x+ T3 X& r1 o: {double Lc[DATA][OUT];
  22. \" J7 n2 R' ~* o5 i0 ~//La->Lb权重
  23. ( I! ^1 T8 E4 ^2 idouble Wab[NEURON][IN];8 R1 w3 [6 O! b3 K. a6 ~7 \/ e
  24. //Lb->Lc权重# x4 r2 |, I5 e2 C9 A2 @
  25. double Wbc[OUT][NEURON];$ v5 m$ i) }4 B4 i2 t8 {$ g
  26. //样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. 2 J3 ~- V1 p$ m/ |  _double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];+ w7 o7 r6 a- u7 p/ B: t
  28. % p# }' i& u$ w0 \( P9 s0 e+ v6 U
  29. //Lb层输出' [+ N# _  S* f( y
  30. double LbOut[NEURON];  Z\" X( x2 r7 m! E8 Z
  31. //Lc层输出
  32. & R; m3 @\" g5 wdouble LcOut[OUT];/ B1 U  ^# U$ H

  33. 2 \( g- L: [% ~( i3 F- n//Lc层单元的一般化误差4 a5 r# R- H, z: g
  34. double Dc[OUT];
  35. 3 s4 Z' p9 f/ n4 o//Lb层单元的一般化误差, e( t' ~. Y, h  L- Z\" y
  36. double Db[NEURON];
  37. % w; R9 g6 v6 L& q% t$ U \" R* F/ n5 g+ Y1 ?7 @; h3 M3 L
  38. //设置样本数据2 F2 {' i, m6 a) A: {2 v
  39. void setSample(), h2 w6 ~+ K! M; k6 }* g  a
  40. {5 c8 I\" k9 U6 Z7 Q\" z
  41.     srand((unsigned)time(NULL));
  42. ( o* T5 e( S6 J7 [  F\" f\" @  ^( n    int i, j;* u7 B1 Q0 A4 T
  43.     for (i = 0; i < DATA; i++)
  44. & l9 @+ D  m2 @7 V) B- u9 ?1 v3 X& {    {
  45. % x0 ^) x9 ~( A5 x2 P        for (j = 0; j < IN; j++)+ |/ H6 u. O1 m: d  U' D
  46.         {7 W) |- m4 o* j; K7 Z5 p8 }
  47.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;7 D0 o  P\" \% c4 Y
  48.         }0 @4 Y: A) v9 t0 Z/ P

  49. . o& |* e% S7 j( r& q6 w; F# l        for (j = 0; j < OUT; j++)
  50. ( w7 p7 v2 c$ Z! g( S            Lc[j] = La[0] + La[1];) P1 f7 H# X2 s: x% m
  51.     }% b1 p( J4 V. W5 d5 X  v# G
  52. }
  53. + u: @$ ]. @! U/ j//初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)
  54. * h0 b9 ^, E9 i9 @void initNet()
  55. , c% ~5 z5 p5 w{
  56. 9 m7 E: d1 s, }. l+ T    srand((unsigned)time(NULL));
  57. \" x# U\" P2 P6 W& Z$ {% s1 }    //两部分的权值设置随机值【-1,1】% v$ W9 |( a# q\" [* h
  58.     int i, j;
  59. 8 r6 g; K4 ]. D3 G, O8 g    for (i = 0; i < NEURON; i++)6 H4 f  j/ I. u( k\" t4 \2 y\" S
  60.         for (j = 0; j < IN; j++)
  61. 0 p1 D, a( M9 ~9 l& U. M        {1 a9 r\" ?' ?8 n9 N  N
  62.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;$ D, K, f- x6 H8 a, D\" c
  63.             Wab[j] /= 20;; y5 q6 {& B0 K: b# }  F5 f6 g4 n
  64.         }
  65. % m, i  v% P* `, y  a  z\" T0 \3 R ) C% u8 S0 d8 D1 y0 l- U1 @
  66.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  67. 5 `! h4 _4 y# }. c# R        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  68. ! C- v% t7 h2 `        {
  69. ; U4 m5 G+ U- b; e) f! O: g& R            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;
  70. * t: v) z1 D+ s+ F9 s6 X            Wbc[j] /= 20;
  71. ' i# h2 n- e: @7 t) h        }
  72. & ]1 \\" s: _1 o     
  73. ' f+ D# A6 y- O/ X$ s    //找出每个向量最小最大值,并进行归一化: [/ `; [* i: v0 c; ]3 u
  74.     for (i = 0; i < IN; i++)
  75. : Z- \6 ]1 b2 y# [4 P1 @    {
  76. 3 t$ i! d9 B9 y* X0 @+ G         
  77. : s2 C% y- h0 z* Q        MinIn = MaxIn = La[0];% o! _) Z( \6 ?
  78.         for (j = 0; j < DATA; j++), Q8 J$ I$ A, M! v1 n
  79.         {1 I& s) A\" n% ]9 R9 x
  80.             if (MinIn > La[j])/ U/ H4 E. Y) n\" H8 K# B9 D
  81.                 MinIn = La[j];
  82. 6 T4 Z# r+ q\" J4 K9 y. h            if (MaxIn < La[j])
  83. ( s9 N6 o& L- q+ @' G! {                MaxIn = La[j];
  84. ' D4 d6 C! U+ }2 I' S* ]4 d1 U' j( f        }
  85. 5 K% g% S1 J3 }, W. L2 ^: B     7 x/ Q( P# [. O% s4 B2 M  I# M
  86.          
  87. , s& g! b' _# R- p; a7 \    }
  88. 2 U% X3 V\" o: n2 ]6 D. o. Y( T) x ) [; V# ~9 `$ g1 d4 e) H4 K, A
  89.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  90. 1 h$ d' ?% |6 k* D    {1 w8 f* K9 r! s# m) a\" e( m
  91.          
  92. % g+ I! F6 l$ ]5 h6 u        MinOut = MaxOut = Lc[0];
  93. ' L3 e8 L$ c; R) A! u+ g8 M( j; ?        for (j = 0; j < DATA; j++)
  94. $ m; j. I& a  j' ~! u  K        {
  95. : ~; b2 U\" ?  g            if (MinOut > Lc[j])
  96. 1 c- M( q( |6 ^, @8 }                MinOut = Lc[j];1 w/ X8 u; m; p0 C% l0 {  S
  97.             if (MaxOut < Lc[j])
  98. 0 y9 e. H) D; Y# Y                MaxOut = Lc[j];
  99. - j+ w2 ~9 h, S8 M/ s        }7 G/ Y8 l# W$ ^  f3 S
  100. 9 j! c& y* X# }
  101.     }
  102. ) Q+ Z% x; c3 D+ @9 H + q8 N+ i* K+ K\" j, [9 O  B( L1 }
  103.     //归一化4 M9 k4 ]/ ?' v; K# u1 Y
  104.     for (i = 0; i < IN; i++)
  105. * r+ t5 a\" i5 g0 ^# \- X- o        for (j = 0; j < DATA; j++)9 R& l. P. V2 `# d8 P! E5 J( M
  106.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  107. 3 s- ?9 |) W$ s+ Z            
  108. & T6 k1 V8 s6 X+ q+ e7 w' W
  109. , V) G# t- ]! `( r  ~; b4 e    for (i = 0; i < OUT; i++)
  110. & {. w\" h; f; C0 H' c4 U& J; e* @        for (j = 0; j < DATA; j++)- m7 L! B. `- c- O+ G
  111.             Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  112. ( l6 `& r6 S2 \- F0 s+ F         \" c# O5 V) A! L9 I
  113.              1 U! {9 N6 o' n9 G& U
  114. * t6 `/ a) D2 ?3 ~7 Q) N* M' G
  115. }  C- \# i, w3 O' }. f
  116. void getActiveVal(int dataIndex)) Z0 O& Y2 S* Z1 R& b9 C5 k
  117. {
  118. . o% X+ O' ?9 T/ s! ?    int i, j;
  119. / E1 W* l  t. V( @. L    double sum;% n# ~5 X  W* ~+ H% `( X9 z
  120.     for (i = 0; i < NEURON; i++)\" s8 u+ f/ `1 z& t2 T- k
  121.     {5 {6 t4 F2 }$ Y% h; `
  122.         sum = 0;
  123. 9 W: h3 q( y( h6 ?8 h, _# e5 D        for (j = 0; j < IN; j++)% L. M& ?+ M6 _
  124.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  125. 0 u6 B( J/ o\" U: v( V         
  126. 7 f+ t5 `6 N% K' [% |        LbOut = Fx(sum);$ B. c\" ~9 [. y1 y8 `0 e6 ^0 y$ F

  127. ) A: M8 q2 V# p    }( m( S3 f2 B$ B) d# r* B/ r
  128. / M% o1 {\" Y6 ]) b& `\" d
  129.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  130. / A% W$ J0 W) `( k/ B, F) U    {
  131. . S8 ~6 t2 n+ x& Y        sum = 0;
  132. ! ?( r  [5 X' `0 A$ R        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  133. 8 C9 `  s8 ?* Z+ A/ ?7 j            sum += Wbc[j] * LbOut[j];
  134. / x+ {& d: E+ V& F         
  135. \" G$ i' E* j( B4 h- i        LcOut = Fx(sum);5 @9 x  w, j( D\" c3 n\" L
  136.     }
  137. 9 M. x- C7 b: Y& P& E}, e: y# q% m' W1 u. d* F
  138. void backUp(int dataIndex)
  139. ! c( b; x6 ^  V; J# t\" ~# r, i{* e4 L* b- ~2 |\" e& J: W! r1 L  ?
  140.     int i, j;6 s* y\" s\" l2 b0 r\" `
  141.     double sum = 0;. A\" i# w) E* _. A) B; r
  142.     //Lc层单元的一般化误差, `# R3 F2 D0 ^* ?
  143.     for (i = 0; i < OUT; i++)3 j\" T/ S4 j' G2 ]$ X
  144.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);0 a1 y. T* J% U; N- q

  145. , S( e4 [4 [3 v8 B1 E# e% U1 }; ?5 d    //Lb层单元的一般化误差
  146. ( ?9 K1 H$ N3 i6 o, L9 d+ n    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  147. 0 R+ [3 I1 T6 K\" |; Y    {0 `) F: u/ J: G. r
  148.         sum = 0;' @- v8 k& q' w( |# Z' ?
  149.         for (j = 0; j < OUT; j++): |+ @% W. f/ c, C/ I7 n- G
  150.         {
  151. 6 t- E! t5 J1 q' C+ w9 ~3 y1 k+ e            sum += Wbc[j] * Dc[j];: x0 d3 Y+ [; Y) |6 I
  152.         }3 j) e: x) ^8 o( {& a) ~
  153.         Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;8 h9 U: D* i0 d7 m* z; }
  154.     }8 m6 R( t4 |* ]. ?

  155. . f* }# [& @2 f4 u: L    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  156. - w$ J, P( O# E: f( h) M 5 O; w; q( M- n8 W9 S6 n1 J
  157.     for (i = 0; i < OUT; i++); D1 G! a5 m) ?/ d6 D/ d
  158.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  159. # U5 d5 [9 I4 w- {3 Q' H( f            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;- D5 Q. R; T7 U6 q4 i! U8 R* ]

  160. ( Z) R5 ?$ F* t% B    for (i = 0; i < NEURON; i++)0 {0 w' I3 M$ i/ ?7 k+ b* v
  161.         for (j = 0; j < IN; j++)
  162. ( I6 a( k% I/ Z# R9 K& p            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];# A4 R' Z( M9 _: d' h) e
  163. 6 o& @/ \. C0 n, O  L
  164.      1 R/ [8 _3 h3 `, C* ^3 k6 [0 r
  165.      
  166.   u4 y4 v7 w3 }' \8 |0 F0 l}4 Y+ E$ t+ u# s( V0 D4 I\" W
  167. ' T1 V0 @4 ]0 s5 P
  168. double result(double d1, double d2)3 |, v& O2 N5 `/ r3 L
  169. {
  170. 0 @  R6 y\" c$ W6 C/ e. S7 G* M3 A    int i, j;0 z3 i# w: Z: M! K/ }\" r
  171.     double sum;9 _( G' I! ^9 E  t1 u% x  J5 U5 I
  172.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  173. 0 n\" s- g: T! W    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);7 R% I1 Z; B( Z, F
  174. ) U9 h* W  K! f7 E: ]
  175.     for (i = 0; i < NEURON; i++)3 j) P. ~\" Z0 X7 K/ S8 W
  176.     {
  177. + h$ M. i3 L, F        sum = 0;         
  178. % _/ a& X# k9 h/ q  p7 |        sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;
  179. 2 P& v- o9 r, }$ }4 k0 |        LbOut= Fx(sum);
  180. ; Y5 F# R5 [: ?1 ~- H    }
  181. 4 W/ g3 t& Y6 ]. m
  182. 2 @. H! ]: ]% K0 |  h1 }\" @/ }    sum = 0;$ }$ I4 |( S/ a9 L
  183.     for (j = 0; j < NEURON; j++)\" X\" V0 N* K6 g9 F
  184.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];/ q; Y  Z/ u7 N+ j
  185.      & ^9 c% N- f& ~4 @+ G0 F6 ?\" O
  186.     LcOut[0] = Fx(sum);: U6 x8 P( d- c
  187.      \" W8 O& z1 w1 w- r  k9 {1 |, K
  188.     return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;9 T: k$ q0 {5 G* [  I: c( o
  189.   |% R$ v4 N- e; ^+ ~
  190. , q& Y3 C1 E, t, S; g' {
  191. }
  192. 0 }* @: p  v4 J! a\" t% U2 hvoid train()
  193. % p( Y! a, v+ u# r- \\" }{
  194. 5 P& [& }1 Y5 ?    int i, j, no = 0;
  195. $ e% j0 {2 p* U3 v9 j0 V+ P    double e = 0;
  196. * g9 @6 b  d- {1 W$ r2 y    do{3 R1 I3 q9 n: J5 u% {
  197.         e = 0;
  198. ' m+ K9 B8 N1 B7 S  |  n        for (i = 0; i < DATA; i++)  f! H5 [' u: V, l0 I1 z8 }
  199.         {\" Z, ?% J3 s# ]\" y: }2 u
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