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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 h. x1 w% p5 [1 U4 ^' s) Lps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>3 P8 r: m' A- I& S7 V* y( L% w* K
  2. #include <time.h>7 {( |. h& a& r4 ~7 }! v  m* l
  3. #include <math.h>: E& S/ D6 t$ Y. l
  4. #include <stdlib.h>
  5. 1 `+ q# ]# _2 X3 w' |0 j#include <iostream>3 w( U, A0 }) B; O
  6. using namespace std;: {: m+ N2 S$ P\" G3 s% u( T
  7. #define DATA  800
  8. 6 M' m: Z; _( Y* g# M: y3 J/ {#define IN 2
  9. ! r4 M; @2 O- q/ t9 Q' }; Q; \0 s#define OUT 1, m\" ^\" f( c+ G7 P' \6 U
  10. #define NEURON 45$ D  q8 h) |' J) l( q: x
  11. #define TRAINC 20000
  12.   |# E; p. {) [5 k7 c
  13. 5 X6 ?0 b* [3 adouble Fx(double x)
  14. - w- n7 E4 ]# E: z{( E$ p, P' r, Q! a# |* p
  15.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));
  16. 1 {1 K: p  M% }7 K\" t8 I9 K}
  17. , B; D, Y( K, s3 |6 z! ~' I1 M. t% z, M//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层
  18. 2 S3 ^# `! M% D* V% u//样本输入; U0 x8 [0 [$ a\" N
  19. double La[DATA][IN];
  20. 8 B4 I$ L) `5 Y, V+ J& e//样本输出! e, r9 z8 V1 A. A. [& t$ A
  21. double Lc[DATA][OUT];
  22. 9 v) L2 |* v. F2 \//La->Lb权重' L9 U2 o/ ]' f$ ]1 F: S8 @
  23. double Wab[NEURON][IN];/ S) J2 i; t# f
  24. //Lb->Lc权重8 O; d# M, A\" d
  25. double Wbc[OUT][NEURON];/ |$ u% u' ^. ?4 S: O
  26. //样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...# Q- L! M8 ]% r\" z4 `! b  G
  27. double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];% f6 v# {! {$ ]5 V* E8 f

  28. ! G2 l. t7 ]/ ~8 @//Lb层输出4 B' w9 X8 e( w& {* Y# I
  29. double LbOut[NEURON];
  30. : \6 R3 Y+ k5 Y( L. y1 [: k//Lc层输出
  31. 7 q6 q9 q7 e4 h) F) ndouble LcOut[OUT];, {6 w5 p7 M  N( b4 {& |% H

  32. 2 R( ]% ~0 q\" G* g& T* u\" A//Lc层单元的一般化误差& F3 U9 Z7 x6 B\" c, r6 F
  33. double Dc[OUT];8 C$ W$ b! a, c9 t3 D' ~
  34. //Lb层单元的一般化误差( d$ }  s# {8 \% g/ ~  k9 ?- s
  35. double Db[NEURON];
  36. 3 h. I$ x! Z3 X1 I8 r# F& C1 Z, m $ Y9 F- d* ]6 D. R' g' I
  37. //设置样本数据
  38. ; ~\" [  e, H* p% Pvoid setSample()
  39. # h/ s! A/ E0 l+ T{
  40. 8 W4 f, w- g3 r\" W8 |    srand((unsigned)time(NULL));% S+ C\" t( K( a3 f, S
  41.     int i, j;
  42. ) y+ S& i) }\" H* ~6 W    for (i = 0; i < DATA; i++)
  43. 9 Y\" c7 [8 S, E    {
  44. 9 v0 C( n/ v4 p, N5 f; Y( f: F        for (j = 0; j < IN; j++)
  45. 4 s9 R% g1 _0 P' \        {
  46. 0 r7 q0 U* Q6 R0 ~            La[j] = rand() % 1000 / 10.0;
  47. 9 n\" X6 g# V! N  I; n        }3 C) r4 x, _1 p% f! H: S* f6 m  T
  48. 2 c7 \1 ^/ F+ G( b
  49.         for (j = 0; j < OUT; j++)) K) A6 P  D- y# |$ r' r7 ^1 \: _
  50.             Lc[j] = La[0] + La[1];
  51. + j3 ~; v- t- V+ _) G, b    }) |# U! c, E' H. [0 [1 V+ p% {1 Z
  52. }$ m$ h- B+ Q9 m: I4 @
  53. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)
  54. . j3 l( }9 B/ T( c9 I- Dvoid initNet()
  55. + t- f2 c% e3 l# w$ t4 L5 `( ?{0 T1 O( x8 @2 J  x3 D
  56.     srand((unsigned)time(NULL));
  57. : d9 g+ ^) n) k1 v# C    //两部分的权值设置随机值【-1,1】
  58. ' U\" k+ q! n3 w4 Y    int i, j;
  59.   I\" U, s5 \% h* e' k; {5 F  T3 _! y    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  60. 0 ?+ e5 V# H\" @; r        for (j = 0; j < IN; j++)
  61. 6 O+ _) Y\" s' }. A        {* u$ Z' X\" j: q; T
  62.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;
  63. 5 \8 I' D5 A! \/ a) z. [6 V% `            Wab[j] /= 20;
  64. . n0 S. y# [9 D. N        }6 B* t& s  v. u
  65. - s5 [: E- q8 M
  66.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  67. # R\" w+ i3 d2 ^        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  68. 6 p4 }: }0 U% M- }        {
  69. & w8 ]6 _! ^* o            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;
  70. : C; a6 q\" w\" t) I' K) k( K            Wbc[j] /= 20;
  71. , p; y& P1 {; W. y) n# i8 ?        }
  72. 8 P8 G  o  I/ s' n' I% F. _: v     
  73. 1 v& G* K) ^' w: J3 q  }6 Q\" y3 k    //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  74. / o; _- `8 x: f7 w3 [* A$ x. e    for (i = 0; i < IN; i++)
  75. 4 L4 {/ ~% Z9 V- j* n    {
  76. $ t3 u5 _' K% [0 U' [0 P+ w         
  77. ! \2 x7 \\" Z4 D. d4 M: N        MinIn = MaxIn = La[0];
  78. $ v9 `4 i' h0 M8 o5 F; O. o& N        for (j = 0; j < DATA; j++)
  79. 5 R% |. K8 q7 G        {1 z: q5 }1 h$ L( B5 s
  80.             if (MinIn > La[j])
  81. 2 t2 [9 W4 U, y1 A% ~' ?* J                MinIn = La[j];# A- I/ R$ m2 e) W) r
  82.             if (MaxIn < La[j])
  83. 6 e4 G* F4 x% `! |& ]                MaxIn = La[j];
  84. 7 X7 M' R/ e' [! C        }
  85. : B2 g: S0 U% r) Z+ H     
  86. 8 l% N) m8 `7 `5 s0 U         / i; H. w9 [\" B0 R* F! p9 H, \3 ]
  87.     }/ d9 N  }+ P- c4 [8 v/ ]) S

  88. : W! Q9 L- t9 r7 r5 B. o    for (i = 0; i < OUT; i++). k6 P2 w& n# u% V7 \8 S
  89.     {% ~. S/ E: W; J. q& p
  90.          
  91. . k& t2 g3 g/ e* t! P- [2 S4 O' J        MinOut = MaxOut = Lc[0];8 c, |: A$ _! O$ j/ i2 L* L7 u, X
  92.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  93. / V) ?2 r. V6 P% E0 G- v; H        {
  94. 4 k9 v. }8 z) j. c  @7 p+ {            if (MinOut > Lc[j])
  95. 9 E, i% E! {4 C* j& x, B                MinOut = Lc[j];
  96. ) U) d3 F% B0 I+ I2 x2 h            if (MaxOut < Lc[j])$ J6 P, I& z( J3 Y/ a. z/ N% U
  97.                 MaxOut = Lc[j];
  98. ) A9 p3 Z9 t: z8 O+ _( d        }
  99. ! C3 s3 u( ]6 B* c6 l, o\" X* }
  100. * z. K7 X6 C  x1 w    }% {) N, Y! A9 b+ f9 s\" F

  101. \" g& T# p; F5 d3 p& L% J) p    //归一化
  102. - z\" G' T8 L3 X% Y    for (i = 0; i < IN; i++); m0 N. v; M5 A' j
  103.         for (j = 0; j < DATA; j++)1 o, n) y! h( B- T5 J7 Y& z# t0 u
  104.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);& D\" X. L- G- I! j+ R+ c2 i& A9 K7 l/ i
  105.             
  106. % |& T6 E- K\" b6 y3 J/ p * E3 ~; e8 M1 W' ~
  107.     for (i = 0; i < OUT; i++)$ E. j; Y8 h  Q2 c9 c! E* y
  108.         for (j = 0; j < DATA; j++)- N8 p* a! [$ y- y* ]- A
  109.             Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);- U- l5 l& y! {/ Q/ }\" [
  110.          6 P. g8 T1 U\" W# b8 p2 \9 S
  111.              ( z; G6 ~; s* K; t6 J. `
  112. 6 E- q/ i# g3 `
  113. }; M, L& A, X' i, c' q* }3 ^
  114. void getActiveVal(int dataIndex)8 a5 c' K3 a1 X! q# N$ o\" S
  115. {9 f' J8 ]! E* j/ n
  116.     int i, j;+ m9 j) I2 A: u
  117.     double sum;
  118. . Y+ i! ~: g5 K/ Y' L5 C    for (i = 0; i < NEURON; i++). o  b; p5 W1 q7 z6 W3 j
  119.     {  l. w  `3 O/ P) x; f# S7 X. Z. V
  120.         sum = 0;
  121. 6 D4 w6 L8 m* K5 e: W3 ~        for (j = 0; j < IN; j++)- Q  y0 ]4 N# V9 ?4 ~: V
  122.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  123. : m8 j6 }\" m: `  \         
  124. 1 F, k  K& e9 j; J! H, W3 _        LbOut = Fx(sum);
  125. ; U1 }+ U5 V3 F$ G% K! s7 c& d2 B7 N7 B : r6 p4 _& Q5 L2 j! H1 p! d
  126.     }
  127. . U9 d# d9 ?\" m! f+ c  t
  128. + f) N# |# ]  B! i    for (i = 0; i < OUT; i++)
  129. ' V8 o, V/ F- `+ J    {
  130. ' g: C  F) F2 ?( U\" C        sum = 0;: k% l9 d% R, l3 o  @* X8 y8 @
  131.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  132. ( C3 M# e# b) j, i5 n$ a# k# r            sum += Wbc[j] * LbOut[j];% T# E' w  Q& {$ o) q1 i, U4 K4 w
  133.          ) _' o0 p1 u4 u- [0 k/ Q% ]
  134.         LcOut = Fx(sum);
  135.   d0 k% V9 a+ R0 K& [    }1 {+ ~7 m3 O# ]; D
  136. }: s( ?! Z$ _0 t' a2 U; s2 J8 A
  137. void backUp(int dataIndex)
  138. , j& h( o$ l\" q{( c\" M: K$ [  J: R9 A4 f' O: j
  139.     int i, j;& J+ E  A\" s9 Z$ _; B4 l8 Z. Y3 ?
  140.     double sum = 0;
  141. 3 D! V% k8 t: Z. p* u! n    //Lc层单元的一般化误差
  142. 8 U' K, U9 r+ z\" n* }    for (i = 0; i < OUT; i++)5 }# c# H; ?2 s7 _6 H$ [
  143.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  144. ) e1 B4 S- H: M* `+ ?1 I
  145. / D+ K+ q9 ?9 y8 {- n    //Lb层单元的一般化误差- ]/ L, H0 _& L! i0 }! n% f) |1 l/ k
  146.     for (i = 0; i < NEURON; i++)8 P4 E0 ~( L8 A) v9 p. t
  147.     {
  148. 2 T) e8 X: p) ~2 T9 o# O        sum = 0;& [* F/ @9 U1 U
  149.         for (j = 0; j < OUT; j++)* y: p& Q: D+ A! I8 L4 a
  150.         {
  151. * F6 Y# ^% U& t& P* N8 j$ `- n            sum += Wbc[j] * Dc[j];
  152. 6 h% o5 a7 a  w3 E& t+ l. v$ y        }
  153. 6 _( \$ _' O' G. m- i        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;8 f. X; ]/ P; Q/ G- X% J
  154.     }
  155. 3 m/ t7 g' h& g2 v. H' }6 r2 b) s
  156. - @\" J5 c' T3 [2 X; Q1 d: w* N1 l    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;% S+ \8 c& c% q& j
  157. 9 H$ ]; m% |: G. d! d+ b8 I
  158.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  159. % f7 k4 `  S) {0 L        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  160. 0 p$ n6 @, d, \8 o- o& ~            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;. i( {$ J5 G1 C% c2 o( `
  161. 4 G- C! R+ X) ]$ S; T; u/ @1 p5 m
  162.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  163. 6 B0 @+ X, Y+ }8 X# p- |. N        for (j = 0; j < IN; j++)
  164. ' `* a( w5 _/ F            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];& R5 |8 t' A' v+ j( `4 b4 ?/ N
  165. * R  X; K( d2 Y5 p& X2 T. h( k
  166.      + E7 F4 }8 [) Y
  167.      
  168. ! g5 J, z* f% f2 }6 v- I1 h}
  169. 2 M6 s; a7 R' e0 u9 f
  170. 2 t5 T% h8 x, i5 m; x$ Edouble result(double d1, double d2)7 T. C& K& _- G  g# M\" w# E
  171. {( j9 g8 [; g! R/ B0 R
  172.     int i, j;
  173. ' A5 V\" ~1 K6 ?$ d; n    double sum;( Q. d9 A5 W( V! \8 P
  174.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  175. 5 `: b7 u1 D3 R; K& j    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);& A& \; i. q( C* p8 f# u  }

  176. : C& ], W- y8 G/ r- d' ~; _/ O8 [& U    for (i = 0; i < NEURON; i++)! P8 G: Y$ G1 y- {
  177.     {
  178. 3 d9 K9 Q+ ]+ Y\" u1 C& N        sum = 0;         % G3 D8 g4 B2 k) Q9 f
  179.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;
  180. 9 {. a* G# H( s, w4 j        LbOut= Fx(sum);
  181. 6 j6 @* R8 J! y9 N+ f( H& f    }. H; W2 m' s3 ~

  182. ) w$ Y% f6 z. \$ c7 v) x2 x    sum = 0;
  183.   X3 Q' i2 r* e* l4 r; K    for (j = 0; j < NEURON; j++)' f. z\" b& {1 W\" n: P/ B0 p$ P( D
  184.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  185. , X% P$ j  ]3 D% d/ j* c0 k\" }     2 S0 D7 O$ t+ `3 n  M  E
  186.     LcOut[0] = Fx(sum);/ r/ A/ u8 I3 b) i6 T( j& d8 r
  187.      / n! K! Q9 [5 n9 I4 P; M
  188.     return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;8 p/ h% a: K( |
  189. ) |! h' ]* }4 W! h1 b$ A& q
  190. 4 K& R0 b! O& r
  191. }4 l8 }( U3 H' j* w: X
  192. void train()3 x\" B; Q( N# c
  193. {
  194. . ]9 w/ b. \* c    int i, j, no = 0;
  195. ! p3 h, ~( i8 D4 ^9 q7 c    double e = 0;& p% `# E- ~8 ~, _, y
  196.     do{$ m0 w, a6 H\" C( J) [
  197.         e = 0;6 c/ V- r- T/ s
  198.         for (i = 0; i < DATA; i++)
  199. ( a# m* k$ p7 S8 b3 t        {9 Z( _* B' |\" V
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