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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!
9 j; r4 _3 A; vps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. 6 X+ w. n! W/ p# i3 D+ S1 o9 i5 E  `#include <time.h>& A. Y9 U1 W. p4 L6 L
  3. #include <math.h>\" v- }! O/ F; D7 o
  4. #include <stdlib.h>0 n0 P! v; g( ?' Y! o\" z$ B$ g: T
  5. #include <iostream>) N4 a  V2 h8 d$ e! m
  6. using namespace std;
  7. 4 S5 \' y! N- i9 y#define DATA  800( C2 w4 a\" W\" X- k  ^
  8. #define IN 2+ x* \3 \9 g- c6 U1 c$ e# `
  9. #define OUT 1
  10. ' V$ F- p0 q/ G$ d* n% G% v# T#define NEURON 45. }/ h3 r7 Z7 o0 l  J; a, \2 ^3 j; {
  11. #define TRAINC 20000
  12. ) y* ~( y* z% y* J. K
  13. 1 N, P2 K- c& L9 m4 ]$ B- Y. w2 Z! Ydouble Fx(double x)
  14. ; }5 u- I9 h2 R! q& V{* }; J# Y7 \; r; M9 R# W
  15.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));  {$ b% y; Z% N* _1 O  _7 x$ S( g
  16. }
  17. ) G5 \7 c: Y, S, O- w//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层! M# @* i7 x  T7 T
  18. //样本输入
  19. + ~\" d2 [' p0 \( n/ ydouble La[DATA][IN];* E$ c! R1 u7 s2 h. n8 [4 v2 m
  20. //样本输出$ M; \0 _7 G- M+ p
  21. double Lc[DATA][OUT];\" D& \; Y$ y0 b1 ]
  22. //La->Lb权重% p/ @% D: G. D
  23. double Wab[NEURON][IN];8 ~! H8 V' T/ o  G* X: r! b! V& d
  24. //Lb->Lc权重
  25. ! B1 A6 O9 K' _6 J; r\" _5 ydouble Wbc[OUT][NEURON];
  26. & t8 ], Q5 h1 ^# Q  L( f/ N//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...) V. ?- E$ a7 V6 Z, k8 s
  27. double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];% X; Z# `% l( ]$ f

  28. 9 @! N8 Z5 p  O, u( `//Lb层输出+ C0 g) x  `5 N1 m2 S/ f* ?+ ~
  29. double LbOut[NEURON];! i1 J4 p; |+ e  m
  30. //Lc层输出
  31. * P6 b/ p- ]) a' R# vdouble LcOut[OUT];
  32. : R/ Q- M3 {) ?. ?1 s0 I 8 Z7 X8 _: q; o3 C, V
  33. //Lc层单元的一般化误差; [! o7 Q9 Z/ k. ]1 o
  34. double Dc[OUT];$ V5 N5 ?- t- [# M! G3 P3 ~
  35. //Lb层单元的一般化误差! c) U5 D\" N3 S$ i
  36. double Db[NEURON];3 O- n* F\" d) d1 P/ L6 x  v

  37. . H8 T# Z! T$ o4 w. u: Z; A7 e//设置样本数据
  38. 1 h8 z' _. l! A\" H# N8 G; Evoid setSample(). k0 `5 w; \7 b  w! q; j, p# L0 n! O
  39. {( x/ g' \% g; w& U4 q\" @
  40.     srand((unsigned)time(NULL));. W  q\" k  T# o* g( W
  41.     int i, j;
  42. 6 }2 R$ o. ]/ I9 E1 U9 W% b    for (i = 0; i < DATA; i++)
  43. ! d/ M1 L& f8 p, u4 y+ @* P$ c* u    {
  44. 1 x- [: u+ z' Z, E\" p        for (j = 0; j < IN; j++)' U1 w0 u. ~\" A, s\" J2 u
  45.         {9 `6 X1 V7 O  b3 S5 w7 ~
  46.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;
  47. 4 Z) X# B7 Q8 E, l5 @        }6 Q/ \' c1 N$ F' m( r. o/ y% r

  48. ! F1 m: ~; X2 K( J! a0 P  u        for (j = 0; j < OUT; j++)
  49. . J4 g! Y* ?5 m7 ?. u1 J) H            Lc[j] = La[0] + La[1];
  50. 9 V) \' N) b5 O& Q8 `: t5 z6 W    }% H7 W6 B4 h; y! r7 ]
  51. }; i8 j( t( \. i. t8 o& R+ Q! E% n; a
  52. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)* @\" b: I9 b+ J+ l, z# c1 o
  53. void initNet()9 S% |6 C: e8 t- @) e
  54. {
  55. 2 x9 ]0 O5 K: @    srand((unsigned)time(NULL));
  56. 7 s) \7 k2 i& n8 ~: F' j    //两部分的权值设置随机值【-1,1】
  57. ! s4 P; W$ q) c4 [% B    int i, j;7 k* t\" F. R% V8 v
  58.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  59. 4 T9 y. [  X: `0 T7 `% y. B        for (j = 0; j < IN; j++)* I\" C, z. F. _$ g* V
  60.         {) ]3 k& I8 x\" K0 a\" a
  61.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;8 u6 O% L- ]\" q; A
  62.             Wab[j] /= 20;
  63. 6 h; G9 V5 s2 X1 i, Y        }0 B3 m9 q  P$ E/ d( H0 e8 z
  64. 4 t5 B' d- h- h9 C3 n- d7 H' u
  65.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  66. ' F\" [+ Z, {0 _        for (j = 0; j < NEURON; j++)3 D2 K; \7 W2 F7 k5 N
  67.         {
  68. $ V4 s* L) r9 J# O3 I) L7 D) n            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;/ I7 s! W# E4 \* }4 n+ m+ E8 H( p
  69.             Wbc[j] /= 20;6 T2 W+ G1 E0 s
  70.         }
  71.   V0 ^  h' i* C% F) Z8 g. y$ K     
  72. 4 k& I( k* \! f    //找出每个向量最小最大值,并进行归一化: B+ b3 T' B( m$ A# F6 p
  73.     for (i = 0; i < IN; i++)
  74.   h. m5 r* g, l3 y    {& K0 H4 g2 e: W1 q
  75.          
  76. 2 B$ d# n% b  m1 v  O& }. K\" [7 C        MinIn = MaxIn = La[0];, D  F* Z8 o& j% D/ k
  77.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  78. * Z9 s' F; q0 K: h\" F. ?$ V$ P* y3 s        {
  79. $ o: u2 V' m$ ^( w9 j- q            if (MinIn > La[j])
  80. 9 R( W* z1 U! o$ U                MinIn = La[j];$ [# o; h+ W! e
  81.             if (MaxIn < La[j])6 e$ k) ?7 U$ O6 V* ?1 Y' [
  82.                 MaxIn = La[j];
  83. 1 e) |, T$ _\" |) s2 D+ C        }7 h& z' q) {. ?5 T( L, R2 ?, W! @
  84.      
  85. 6 O6 X% z4 R8 T8 ]         ; f( r3 k1 {# A3 D* ?
  86.     }7 |0 [' a& e. Z
  87. . Q2 ], Q& X/ T
  88.     for (i = 0; i < OUT; i++)8 q. X9 U* I7 O\" ^
  89.     {6 }; t6 c0 u6 y4 c0 a\" B
  90.          ( `$ P' _) j, a5 b\" L- [
  91.         MinOut = MaxOut = Lc[0];0 {, ~4 G) l7 r* b* \  ^% U' M8 @
  92.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  93. + }: W. l& O* A4 `0 n) M6 @% a4 M( W        {
  94. ! |6 W2 }. [. L            if (MinOut > Lc[j])
  95. : ?* j' e/ j  C                MinOut = Lc[j];
  96. / t: H& \& P+ n            if (MaxOut < Lc[j])' }( H$ i( {+ N- l
  97.                 MaxOut = Lc[j];
  98. 1 n' E4 |8 V  L, I6 J; T        }# M3 N- `  i! R( R

  99. ' E3 w: M2 B1 E8 c: `8 e8 I. u( }    }
  100. % c, [7 I! m0 Q2 l/ W; s
  101. 3 e) U3 ?: M' p) a1 {\" @+ s3 ]& r% r    //归一化+ l0 Q/ b  S8 a5 E0 s$ a( I& M
  102.     for (i = 0; i < IN; i++)\" q+ E. E( Y' K! \6 [
  103.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  104. ' T+ u/ O7 m% ]  @/ {( _            La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);6 E8 v3 O+ Q9 l1 r% G
  105.              \" ~) L1 ^* R' G

  106. 2 Z8 {* x) U: Q$ D\" S+ p    for (i = 0; i < OUT; i++)
  107. / S8 \' W9 Y( |2 ?- w$ g0 J        for (j = 0; j < DATA; j++), \% z0 ?4 d3 X\" ^3 `. E' L
  108.             Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  109. . L% O- Y9 t4 D7 }         * m) ^; z# q) R3 G
  110.             
  111. + r8 K. u- d) K
  112. ' o7 R$ G0 k2 b}
  113. - O' C+ \\" |: g5 r5 kvoid getActiveVal(int dataIndex)
  114. , ]: C! D7 Q* w$ B{
  115. 1 d6 F: C1 f2 k  ?    int i, j;( F* ]' ]$ n+ c# c0 G- i\" Q+ Y
  116.     double sum;
  117. $ e5 l. B+ \9 k& ~& @5 F% X+ }5 M    for (i = 0; i < NEURON; i++)# |6 X4 d5 R3 }, `/ F9 ]! q
  118.     {; x6 n3 P# ~( B  `\" ]! H% y
  119.         sum = 0;
  120. & l4 G+ W0 Y) f1 |        for (j = 0; j < IN; j++)% P1 }\" L8 {; X2 q  h0 V
  121.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  122. $ @& v3 O. t. l' H$ e7 a  n         
  123. ! [\" z1 g; O) h        LbOut = Fx(sum);
  124. 6 M# Y* u4 J4 H  Q \" F2 l# U+ h5 w5 F% q0 @. g5 v
  125.     }
  126. 2 U* O5 U/ S' X1 `/ O0 K
  127. $ [0 x\" Q1 h4 h) e8 O    for (i = 0; i < OUT; i++)
  128. * e$ I9 y/ F7 E9 I* p4 M) ^. y    {
  129. 5 _, |\" S. V/ `1 _0 u$ j        sum = 0;5 G8 A- b; M, O! T
  130.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  131. ; w3 B/ y, w6 q5 F, ?. w            sum += Wbc[j] * LbOut[j];, p1 C4 W/ ]  w* Y0 o\" u  {! `
  132.          
  133. - R% b$ u, J2 P5 ]. y8 I: N        LcOut = Fx(sum);8 [( J) \: o& g: K1 W! |* }! `
  134.     }
  135. 0 K0 c: B\" B( f4 @7 ^1 ^}
  136. ! o8 U4 g7 {( O8 r  ivoid backUp(int dataIndex)
  137. : Y+ y3 M& ?; }+ D{
  138. ( x5 A2 c- i* H, q2 g    int i, j;3 v: X8 t8 m+ Z- i$ m
  139.     double sum = 0;
  140. 2 E9 R3 F8 J+ E; w3 |4 w    //Lc层单元的一般化误差
  141. 0 k\" ]: c! T\" \) v3 e9 c    for (i = 0; i < OUT; i++)
  142. 0 w% x. j& W6 m, G) J& y        Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);1 a3 X, \7 a8 ]1 t- \
  143. 2 B) t7 k6 X+ F# L
  144.     //Lb层单元的一般化误差/ G4 B  l+ _& y; W$ Q9 p% Y
  145.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  146. $ O* W3 g$ J$ h8 E    {2 A: L0 ?$ V: g5 P* ]$ q: B
  147.         sum = 0;
  148. 6 o- n0 l: @4 Y\" U        for (j = 0; j < OUT; j++)
  149. 9 K6 d3 k+ z; M/ I4 Z& }* x\" d\" _, [        {
  150. : J( p. ^: ]/ N6 x- @- i# m            sum += Wbc[j] * Dc[j];( j+ j+ v5 ?9 |, k1 I9 v1 J
  151.         }/ f+ a1 x3 y. e9 o% P: X
  152.         Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  153. * y9 z# E& n6 _3 i\" d3 j5 O\" ]    }4 e) ^( ]  \; \
  154.   L1 @: O8 `+ c: r
  155.     double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  156. 7 V( e  M8 F, W1 U! C8 n# N 8 R5 X) V& }' V6 s) m# O, k1 F
  157.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  158. ( C7 P. u1 E/ A! W& G7 G' t        for (j = 0; j < NEURON; j++)$ D, P! L) K\" |! J; X# \% V0 l# h5 N
  159.             Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;& r, k) P: M* \% [, ], ?

  160. ; Y- y3 t0 ?. E  ~! j    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  161. 8 t+ Y  D8 m7 \8 x1 {        for (j = 0; j < IN; j++)6 P1 O9 n\" b8 n( u
  162.             Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  163. ( b* H9 h% Z# p( I& l
  164. 0 c: I9 J3 T4 O% H\" l* @! v     
  165. + S. |3 X/ `6 K7 u\" v* t+ I     , h6 x7 Y) G% j& X1 a
  166. }+ l# C$ O% c\" }7 E- P% Y: z

  167. & W& T4 d4 N+ |2 l: J; Kdouble result(double d1, double d2)
  168. * |1 Q( \5 k8 O: @& l& j{
  169. & k7 S6 K! a7 v0 {. K1 c9 u& x    int i, j;( Z8 o/ [* J- _
  170.     double sum;& v% r9 \- T4 I) {! c
  171.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  172. 8 i4 c) x6 c$ N% K    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);9 x% t$ L& B$ f; ]' h. `# h! Z7 ]/ l\" T

  173. $ Q7 r2 }7 f( P0 K  p    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  174. 6 [% K) w2 S5 d- N! D1 q  I# W    {* R- x! G# \3 v/ e& F/ r% @% |4 g
  175.         sum = 0;         7 o# y( U' \0 q
  176.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;# T& r  k; @- R4 j& w
  177.         LbOut= Fx(sum);
  178. : t7 e) a\" m* Q3 P    }  z6 N  N4 Y1 Z: [6 m

  179. / w5 v4 R0 T9 O    sum = 0;* T( F5 i3 L1 {5 k\" m
  180.     for (j = 0; j < NEURON; j++)% U$ _& i+ `& j1 `5 g5 O
  181.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];6 y! P# q- j2 ]( _. e$ V' ~2 f% j
  182.      
  183. . O  \4 o0 a  G1 @    LcOut[0] = Fx(sum);
  184. 9 Q- l5 m2 g# \5 @) l     
  185. , U5 R* m9 g% R0 l    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;' a6 }) |- r' L% z\" y6 Y
  186. * ^& i# g! {2 K% j, u! h) h: e# f& A, r
  187. & M5 H7 F$ R! M, t3 v2 K* s( {
  188. }
  189. 4 s# L: d* H1 X7 Ovoid train()
  190. / Y) P. ?2 i2 j; d{) u: L& f; U3 c\" O* i# W
  191.     int i, j, no = 0;
  192. 7 z* G1 t0 f8 q; Y6 ]9 C8 Y. ~$ t5 u* X    double e = 0;
  193. ; G$ j) v# F! Y2 Q' y4 a    do{+ {8 f+ {8 ?+ ?; Z
  194.         e = 0;+ _2 K* o7 r0 u( E0 e' \! J
  195.         for (i = 0; i < DATA; i++)
  196. & |  p- X* Q# n6 z: z        {
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