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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!
6 w  }% F* q1 |+ t8 C4 i) w; m( qps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>3 i  \- G/ c# p( @4 y
  2. #include <time.h>& q4 m\" b4 |- n' M
  3. #include <math.h>8 K0 O1 y0 {) `. Z
  4. #include <stdlib.h>, M5 q0 ?) ^% h( m: D
  5. #include <iostream>0 Z, r! I) \, _  ^1 G  }$ f
  6. using namespace std;
  7. ! S  S9 b8 W\" {+ {#define DATA  800
  8. $ F0 \/ g& Q# I: k#define IN 2! a1 h) Q9 v; v. c3 X# w5 h
  9. #define OUT 1- B8 R/ f* a: N- a
  10. #define NEURON 45: O* T8 M. c7 ?9 f$ o0 U( I\" H5 W
  11. #define TRAINC 20000
  12. ) P+ Z3 b4 t$ |. t5 B& n1 D ; l  s  O+ B2 c: r
  13. double Fx(double x)
  14. $ d) o9 D' O; }{
  15. 3 b* {* U  O  ~5 ^    return 1 / (1 + exp(-1 * x));
  16. . O/ g0 |. R\" M}
  17. , Q5 ~) @8 m) M5 V//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层
  18. : D. @5 P/ i9 B% n) {2 R//样本输入
  19. 5 ~0 A* w5 F0 e3 tdouble La[DATA][IN];3 a! s4 ?$ U: |( y. P, I2 p
  20. //样本输出\" @$ }! v. c1 K# g
  21. double Lc[DATA][OUT];
  22. 9 x2 T- N+ B% e% ]//La->Lb权重2 R, b; C3 w! D- q; S
  23. double Wab[NEURON][IN];
  24.   R2 T) f$ R7 S/ h//Lb->Lc权重
  25. 1 W$ e) v\" H4 j1 t4 j* ]% Pdouble Wbc[OUT][NEURON];
  26. * L/ g. E2 P) D  X  o+ \6 S//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. 8 k+ v1 k8 i4 J' r; K; ]( ~double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. / F& D% u- u- m  g4 d- }   _. f+ [, y, ~
  29. //Lb层输出& Q/ r1 A6 p9 P, {. ^9 o\" M4 a: }
  30. double LbOut[NEURON];' w, s9 K8 a. A2 Z6 [
  31. //Lc层输出8 I% u5 C6 K+ @3 G1 ]
  32. double LcOut[OUT];' \. c; |! @) T. e\" a$ X
  33. 5 g2 v# D\" o' A' g\" R2 O) ]
  34. //Lc层单元的一般化误差
  35. / A& v! z7 g. ?# \2 d: ^double Dc[OUT];7 e  x! I( m$ Z5 Q' g. `$ m) a& b9 P
  36. //Lb层单元的一般化误差0 J  ]. A4 o$ M5 L1 H; G
  37. double Db[NEURON];
  38. * v' W- U0 J+ ]7 Z! p! q; ]\" W
  39. . S$ Z! \( P\" Y: Y//设置样本数据: P* I$ E( Z& ~! K9 X2 e
  40. void setSample(). w9 o1 w/ ^# j( P$ E
  41. {
  42. % Q2 l\" P9 u. y; y    srand((unsigned)time(NULL));% g1 e; ]. X, }- s
  43.     int i, j;* ], W' M7 W# M, ?. j) p; T
  44.     for (i = 0; i < DATA; i++)\" D9 O0 _# H7 H# W7 F2 A0 Q! }
  45.     {
  46. ) x2 X- N: o) w. |6 c. p        for (j = 0; j < IN; j++)' Y$ R0 b5 N8 P/ P3 u1 I
  47.         {
  48. / Z8 R% U# _7 |  Q( ]5 g            La[j] = rand() % 1000 / 10.0;
  49. 9 `2 g  n- Q$ e1 r5 r4 Y6 ~        }
  50. ! z; Z% _# Y, ]9 a0 ~+ e' j
  51. 4 J% g- Y+ e/ d* P( F* g        for (j = 0; j < OUT; j++)
  52. ; @+ q; \. D6 i9 a\" I            Lc[j] = La[0] + La[1];$ X\" q4 o. h6 x& p- U, g
  53.     }# @0 g0 D6 T* a# R% Z0 Y1 C
  54. }& r  I4 w9 l# g/ f
  55. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)
  56. , @+ M. E- @- f: |3 k3 ^$ rvoid initNet()6 r! W3 D8 w9 j% ~3 J) }- H
  57. {/ m# c1 F- N$ E\" C3 Q/ e
  58.     srand((unsigned)time(NULL));2 k% w+ z2 V8 {8 d
  59.     //两部分的权值设置随机值【-1,1】
  60. 5 b\" P. L; j0 i    int i, j;
  61. : |2 a5 i, ?9 S0 r- s. c: v7 @    for (i = 0; i < NEURON; i++)$ l. i& |& X) K4 w1 L0 f- f
  62.         for (j = 0; j < IN; j++)
  63. . Q: l4 O3 s, ~+ [- l2 G5 V        {
  64. 8 ?! j5 Z* z* c; J$ `0 `' y            Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;
  65. / e7 K, p5 p1 t7 F\" h0 `. p& X            Wab[j] /= 20;
  66. \" v& R- S9 `  v) x9 U        }
  67. % v- u8 }% s# u& Y, v) a8 w2 W$ f; m  y
  68. - j  w9 J3 w5 L; Q\" c- w) z5 C    for (i = 0; i < OUT; i++)
  69. 1 w, X7 `' b6 j: X% L4 n  b$ W        for (j = 0; j < NEURON; j++)5 f% V1 w, Z: ~' M4 Y
  70.         {
  71. 4 d0 C! s: K; N5 Z$ z; y) o- u            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;/ S, s2 r% d9 ]* B
  72.             Wbc[j] /= 20;
  73.   g: k1 \3 s0 R7 D        }
  74. ' k! E* l* ?8 [\" g, E6 `     ' _  {: T1 [9 l+ p' c
  75.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  76.   g0 d* B\" k, j5 p; |    for (i = 0; i < IN; i++)8 K\" i8 k) i* v( I0 K( R- b
  77.     {9 k2 N4 A3 p9 B- p# j4 y
  78.          
  79. 7 Q/ a; |# _) }/ u5 y/ c! q        MinIn = MaxIn = La[0];) f7 s8 ~! Q- Q
  80.         for (j = 0; j < DATA; j++)! H4 j\" j3 C2 Z' s0 s# X& z9 _
  81.         {
  82. \" k! u( S' d* v% _) {            if (MinIn > La[j])
  83. ; M  p6 K5 v\" q* {\" R& [! ?                MinIn = La[j];
  84. * K) b2 p% l: j            if (MaxIn < La[j]), E9 m0 d. D+ D) n* o5 p
  85.                 MaxIn = La[j];
  86. \" M% \; f\" l* b# \2 m7 U        }
  87. ' E\" r# p$ u3 m1 q; r8 }+ x\" e     ( z! d. ~3 h, G- O. [  F
  88.          ! F$ T( {3 q0 ]4 }4 Q
  89.     }8 L3 d) N6 K( N6 M

  90. 2 n3 S/ N5 }& Q  Q( L: r    for (i = 0; i < OUT; i++), P# }1 L9 x8 W& Q
  91.     {1 d/ `6 w* }: J/ e
  92.          0 ]2 Y& b* y3 H. q2 F/ |% Y* K+ n3 O5 p: W
  93.         MinOut = MaxOut = Lc[0];
  94. \" u4 h6 Q2 t$ {7 u& |( R        for (j = 0; j < DATA; j++)8 T5 U, u5 u( Y
  95.         {0 q) a8 s+ O0 G0 v2 [, z/ x
  96.             if (MinOut > Lc[j])
  97. 3 }) `3 ?8 `; T0 @7 J                MinOut = Lc[j];8 s6 l/ s  q- o) y3 y2 i2 ~
  98.             if (MaxOut < Lc[j])
  99. 5 X& D& V. c5 _5 m                MaxOut = Lc[j];
  100. 6 m3 ?: e, b* R4 R        }
  101. ' A/ j: e\" e; [% G+ ]$ M6 v# h\" L
  102. / ~. `1 @* `  J/ R( o0 ^    }
  103. & _& V2 M3 y7 r$ C\" K; @ 0 k; c5 {  k\" S\" g
  104.     //归一化  {( `: m* y1 ]\" u
  105.     for (i = 0; i < IN; i++)
  106. 0 N$ p$ l+ [$ O- p( _- \        for (j = 0; j < DATA; j++). V; M# R7 x0 |
  107.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  108. 4 I* S2 u/ K( ~7 j6 j! F: y- N             5 |3 G; {4 p) _

  109. ! v8 z\" X! f- K\" C' J    for (i = 0; i < OUT; i++)4 o0 P0 {\" ^/ @+ E4 p% X/ r
  110.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  111. 0 q. D9 X; y1 ^7 ]            Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);; K$ n% X) Y6 [
  112.          
  113. ) K: z6 O( L0 V2 `, X            
  114. , m1 S: u. `/ B& q# R
  115. ( `% B  D5 O# d) W3 D# v' e- Q}  z! e, i3 V( o$ s6 {5 @
  116. void getActiveVal(int dataIndex)
  117. ( G5 K# P$ d+ C: _{
  118.   H5 w\" L2 V& X. A! B5 c    int i, j;
  119. % X1 @+ P! j. W. ?: m$ Y    double sum;  A) {. r1 K+ N$ l$ ?- N, j1 k& h
  120.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  121. 7 V- y3 k0 [' N* w\" s# |1 M' Z/ S' U    {0 L; C3 B1 Q- L8 w6 ]! n; {: z. c
  122.         sum = 0;
  123. : Z\" d- [' e( [3 I( t        for (j = 0; j < IN; j++)
  124. : o# n\" S' `/ x$ j4 S, ?            sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  125. ) w% v+ G. J1 S4 b. @. K  V         9 U, }5 C0 ]$ V, C2 E9 P& h3 v& |
  126.         LbOut = Fx(sum);
  127.   ^- h3 r. y# o3 N! U ' j5 Q3 A, J. F. c) F- T
  128.     }
  129. 8 ^9 x2 G! g& L) x4 u. U\" W3 X 8 O& P- _( s- I: X) L0 _7 s
  130.     for (i = 0; i < OUT; i++)- q( R1 J* v% K
  131.     {
  132. # U; U* k( j- d2 u6 S* A        sum = 0;
  133. / L0 n4 L0 _7 A) H  V        for (j = 0; j < NEURON; j++)8 c+ ^! r! D3 J' w
  134.             sum += Wbc[j] * LbOut[j];. E/ Q% u3 p9 l6 y6 f) K
  135.          5 Z, H2 j) W3 c( m$ H
  136.         LcOut = Fx(sum);( X/ z6 v0 k6 T
  137.     }
  138. 4 ]1 O. k! Q) G$ J7 y4 d}, ~! g% `* w' U8 R+ P
  139. void backUp(int dataIndex)6 `) g/ O+ V( r# O8 `- D. k( f
  140. {
  141. $ l3 M) o# _, @0 V* Z    int i, j;
  142. ! V( l0 d$ D$ [( S3 ?    double sum = 0;5 n0 [6 U1 a+ G* }2 ~
  143.     //Lc层单元的一般化误差
  144. 8 _\" Z: a7 I) q. S2 f7 [) s    for (i = 0; i < OUT; i++)! L6 l4 L1 o1 j
  145.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  146. ( }3 M6 X( @: _6 x3 q \" y0 B6 N! V2 k: i* \  O9 t  [
  147.     //Lb层单元的一般化误差
  148. 5 v4 c7 i) T- ^1 T# r    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  149. 4 @. e. D+ n2 i! r8 E. Y/ D1 g    {
  150. 9 r: B% r; _& [5 M7 T% Y- W, a  O; H( H        sum = 0;
  151. 0 `! [7 E1 w5 X! W4 m        for (j = 0; j < OUT; j++)& W  Q5 ?( M) @, p
  152.         {
  153. 2 s7 ^3 z; ?' a8 @. ?, k            sum += Wbc[j] * Dc[j];
  154. . r, G0 }  ?\" R9 y( g: `! H        }
  155. \" o/ Y) Y; E: @3 }        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;, J: g& x% A) g1 V# v) Z3 O) t
  156.     }
  157. - i: _8 v2 b# n7 p8 \( T' O9 N& |
  158. \" ]! L* k\" q) B, K    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;1 m, w. T! q! y6 |* _

  159. + e4 G# l/ _! `( X8 a' f    for (i = 0; i < OUT; i++)
  160. # S7 w! ~1 f! H) g5 ^- A+ C; T        for (j = 0; j < NEURON; j++)+ l  ?7 m; w, Z0 x. P& f+ o! b
  161.             Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;; B( e+ B, u\" s$ Z: j\" \& z

  162. 6 \# ^( z( v+ d/ k$ ]    for (i = 0; i < NEURON; i++)! N6 g& d) P1 \. I/ p
  163.         for (j = 0; j < IN; j++)5 K\" H$ l* w, h: d\" o
  164.             Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  165. 9 @6 w' G$ ~( |2 p6 T. x
  166. 4 j# H\" B2 `5 `& ?% r2 |; p, i     
  167. 9 [6 D. O9 t4 L7 m4 y7 i     ) b3 u; c7 ]/ o- Z
  168. }
  169. ) Z; f6 E* P, ]6 o1 L 7 X/ m; M: I2 }0 N
  170. double result(double d1, double d2)
  171. 8 N5 N7 ?; h. u  Q\" t1 n{4 ~' R* S\" r  k- ~9 c6 V! F1 N3 o
  172.     int i, j;- P\" o' D1 C/ d# O' g% u* K
  173.     double sum;\" l5 p; l0 W5 x! O
  174.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;# |+ L9 `! P) K
  175.     d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);
  176. . Z7 ?+ e( @4 k' q, O / J0 X1 V( l: y! I1 \
  177.     for (i = 0; i < NEURON; i++)$ J1 }9 r( a2 H
  178.     {
  179. / Y! r% n\" I& ~7 _  [5 Q* q        sum = 0;         
  180. \" G5 n\" ^6 B/ |; `0 J1 B3 [        sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;/ ]6 _6 g\" V- ?  i1 `- Z- Z
  181.         LbOut= Fx(sum);. i- g( S; M% x\" Y. S) |0 B/ a4 T) k
  182.     }
  183. , ^0 J) B+ H7 q# [8 K   u( c2 {7 u  e( O) ]
  184.     sum = 0;
  185. 4 o) a1 U8 }\" i0 h' U+ M% I! l    for (j = 0; j < NEURON; j++)
  186. ) T3 C' _* M, R\" A        sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];1 w( k% b1 q4 W6 E+ J
  187.        z\" q5 D% `) ?  o
  188.     LcOut[0] = Fx(sum);8 Y8 X! O) Z# T. c) Y; g
  189.      
  190. ! g5 E% g( c  e2 T& h  g2 P    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  191. . @( C; ^5 T; R. Y/ Q
  192. / p5 N2 a# B! a+ s4 c) s9 t 4 X7 F) ?& x5 g$ t( t; x
  193. }- M8 [: {. {/ X
  194. void train()/ ?+ T: k# b' l
  195. {6 Q$ }/ N, q- R- Z( F% A- P7 [
  196.     int i, j, no = 0;
  197. & {1 e6 c6 ?8 j, z; @    double e = 0;
  198. 0 u0 M9 t: D1 i- @' d2 Q+ y2 J4 q, G! R    do{+ ~' N  l1 [0 ~9 m) E$ f5 E& U1 l
  199.         e = 0;
  200. # v, Z- E4 g1 p+ E! }  P        for (i = 0; i < DATA; i++)
  201. ; t; ^) ]3 j9 l' x        {# J9 D/ B6 x- [' S4 \/ [7 K& M
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