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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!
+ y. y0 n) [# h3 h$ t- V$ g7 qps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. 5 x0 V. l$ o- \; [3 T#include <time.h>
  3. $ o: U8 u7 \' x) q& e- ^1 K#include <math.h>
  4. - B3 i: |# F  \#include <stdlib.h>
  5. % h: H+ w* w3 ^- i#include <iostream>) ]* L  G\" X, |. z
  6. using namespace std;, _4 |$ k0 f! M
  7. #define DATA  800# E* D8 A\" `7 X
  8. #define IN 2* [1 \* E- j/ W4 ]0 ^- {
  9. #define OUT 1- H6 k9 w( s2 x. c5 _
  10. #define NEURON 45
  11. 3 _6 t/ d, ~) h7 l' @# z#define TRAINC 20000
  12. 7 ~) W) N0 h( O6 G0 S
  13. % y, |\" b: s: O' v9 p* F& J9 n3 G# Ddouble Fx(double x)$ X# J+ F+ Q9 Y+ ?4 `) a3 c; a
  14. {6 u\" c) `! K/ n\" V
  15.     return 1 / (1 + exp(-1 * x));\" n- U9 A1 X8 a
  16. }0 e\" u6 D- B8 u& S
  17. //La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层
  18. 2 o# M, N\" Z  {2 G//样本输入
  19. ) I+ w; L! a5 `; v! y& J4 E9 N, ^double La[DATA][IN];) d6 O0 @% s7 d- G* ^
  20. //样本输出9 |9 J8 C: `( \9 o% _
  21. double Lc[DATA][OUT];6 Y/ }5 V7 [) m7 _
  22. //La->Lb权重
  23. 2 ?6 D  |2 C& u4 i% I: Pdouble Wab[NEURON][IN];
  24. ) p* N2 W( a( u//Lb->Lc权重
  25. 1 E% U# N  ?/ [, P: p8 Ldouble Wbc[OUT][NEURON];
  26. / Q( ?* G. Z) V, e& W//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. ( w4 n) V, D9 T* sdouble MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. $ f+ G$ h9 l+ G( D  ]: ?! [
  29. ) V4 L7 P/ [  Y//Lb层输出
  30. 9 A' y% O- a) kdouble LbOut[NEURON];$ N9 s  |4 v$ n: |+ ?) u% _
  31. //Lc层输出
  32. * s% J6 M( _( c, Xdouble LcOut[OUT];) D4 r\" [' x% }
  33. \" L0 l' s8 b* U$ `/ U2 i5 O
  34. //Lc层单元的一般化误差
  35. 0 j( p, A. T7 R7 Y\" u6 M& Mdouble Dc[OUT];
  36. 1 y& o( P) l9 K. s//Lb层单元的一般化误差  X/ Q* t+ S, u% R
  37. double Db[NEURON];$ Q1 j5 }' T% t! b0 l. m

  38. 7 u7 L8 F$ [4 B7 R. F1 S  j6 g0 A//设置样本数据) B, x; K/ v; ^7 I& v
  39. void setSample()3 w2 s6 K# ^8 ~0 f, N  q
  40. {
  41. 0 R: T& W- O; q0 n: A# B    srand((unsigned)time(NULL));
  42. : K0 i1 z, A8 Y% [/ a6 G( a    int i, j;3 A, u1 t0 R0 f+ E* O\" C4 Y
  43.     for (i = 0; i < DATA; i++)
  44. ' S6 Z% v2 u' T    {
  45. - r) Y7 o. P; V; G4 b, |) ?# t/ R5 H        for (j = 0; j < IN; j++)
  46. ! o; j$ s! c9 K9 {% V( G5 M        {' C; l+ [* J9 i% j
  47.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;) Q( [5 l; [0 V3 A6 E2 Y% n0 Z0 l( ]/ d
  48.         }
  49. : B/ X9 l( `* p& @9 D) U5 r
  50. ( A2 ^/ R+ o/ q3 W        for (j = 0; j < OUT; j++)! V8 Q\" f1 d6 `\" F' @$ m: F\" A
  51.             Lc[j] = La[0] + La[1];
  52. # l) \1 r2 M- v\" n! s, x( ?    }$ |, M9 q; Q% a3 N3 t7 s
  53. }/ z, m. Y# Z* u+ S) k9 U3 F0 Z
  54. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)% }& q5 d# c1 F- F0 H
  55. void initNet()
  56. / k( Z0 |! u9 b5 a6 F# B{5 S3 t3 n) x* _
  57.     srand((unsigned)time(NULL));
  58. $ `: N8 P0 M7 O8 X\" P    //两部分的权值设置随机值【-1,1】& V5 ]) N# S$ R8 i; T
  59.     int i, j;
  60. $ g& ]. D! ]  Z- p/ d8 L. ?8 T    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  61. : J% }; n: j! [5 ?: S5 A        for (j = 0; j < IN; j++)
  62. : L5 u6 B' @) p( O9 E5 f  T( W' i        {- t( s: O2 c4 _5 o\" [& r
  63.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;
  64. , j# N' T: G, g! H: O: ?% L            Wab[j] /= 20;
  65. & ?- \5 Z2 [+ q% ^5 ]! A, Y6 d        }: X, o. }8 \; W2 F7 o+ m* R/ U5 N

  66. 8 \/ M1 @4 g2 [5 U! o\" k4 s. u    for (i = 0; i < OUT; i++)  V3 O$ k! j% p6 o
  67.         for (j = 0; j < NEURON; j++): o$ r: ?# L# Y0 E; }) j% x+ v1 H
  68.         {
  69. 1 Z  A7 t6 O# I8 R\" \- N% v5 a5 J2 W            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;8 B% o. V3 w+ Q: p
  70.             Wbc[j] /= 20;
  71. + X6 Q, D& p% D        }
  72. ) k, Q7 ~2 Q9 C0 M* ~     
  73. - q. M& B# c- H    //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  74. + F% ?. I0 w* p+ j- L0 p, y    for (i = 0; i < IN; i++)
  75. ' R* [) D4 A8 C9 M6 `$ S' M    {* y: V5 Q# w$ q9 t6 U
  76.          
  77. . o* m5 Z& ^! D# u- y        MinIn = MaxIn = La[0];. u8 B! E, |6 \* N$ u
  78.         for (j = 0; j < DATA; j++)0 d( d; N6 M% z- w\" m$ l- l# m. t; C
  79.         {
  80. ! P7 J! X! N0 t3 H            if (MinIn > La[j])1 c& K: j. v  U4 B\" m. a# \
  81.                 MinIn = La[j];- q% R% P, \6 D( f7 f- O
  82.             if (MaxIn < La[j])  @) b# `+ K, f0 P& w0 D2 A/ Y
  83.                 MaxIn = La[j];
  84. . E, X\" h* ?2 Y\" K8 J        }# l8 z, d/ o6 r\" d( z  w
  85.      
  86. . h$ t# n& d- s. B+ ?# q% r! ?8 i. o; P         , d* t$ V\" {3 Q3 M2 _# j4 K
  87.     }
  88. / h' f; Z5 c: z1 l3 V
  89. % o5 B/ \5 o5 P! V/ }    for (i = 0; i < OUT; i++)& ]! ~. P1 n1 w' I. ~; e\" b
  90.     {1 V: o  o0 [. M5 m0 y2 E; P
  91.          
  92. \" E- e3 b, x3 R8 H\" v        MinOut = MaxOut = Lc[0];
  93. 5 X% N2 k# ~+ K* V4 o        for (j = 0; j < DATA; j++)
  94.   q( D- d\" m6 W0 X        {/ N  s; x: y# o! O1 T
  95.             if (MinOut > Lc[j])- u; V, j; R1 N- P6 N2 A
  96.                 MinOut = Lc[j];( S& ^  a+ P: W3 o
  97.             if (MaxOut < Lc[j])1 R& [: ~5 p: ~3 F' @5 O* D/ ^
  98.                 MaxOut = Lc[j];
  99. 6 f6 d+ f# r, j6 W/ ~        }
  100. ! S% C$ {/ |0 V7 d ! `& D/ V( p# q, {$ j) |4 _
  101.     }2 ^2 T3 d3 P0 N- x5 E

  102. + P% f; R8 C$ W$ K7 ^; j3 `    //归一化3 u9 w! o; }7 m( n
  103.     for (i = 0; i < IN; i++). {, ?/ e( \$ w1 ~& J7 }
  104.         for (j = 0; j < DATA; j++)2 a9 \0 a7 |# V0 r' P; k
  105.             La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);. F! C; |- Z( P1 K1 D4 M
  106.             
  107. 1 z2 `  r$ U, u7 Z
  108. - _2 G# J: G/ C    for (i = 0; i < OUT; i++)& u/ _- N1 ~$ T' ~% ?* _4 E
  109.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  110. # f/ F$ N; X/ I& ?* t, f8 ^# a# i            Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  111. : J% M- x. y; i1 @, s. _1 |         3 @7 R+ X5 c4 o# ]0 r1 l
  112.             
  113. # G) T0 ~' I/ B! ^+ Q
  114. 9 Q$ I: V\" U\" [4 z}/ Q* z# R9 @: F
  115. void getActiveVal(int dataIndex)! ^9 `; o! O' O
  116. {; x% O% w& b. h$ g
  117.     int i, j;4 {! K- |* a, M& R
  118.     double sum;% z* D2 z0 q\" T\" \0 \
  119.     for (i = 0; i < NEURON; i++)9 h( h9 {, ]- [7 \
  120.     {- b! f; ?7 T) H\" J9 |) B( F
  121.         sum = 0;
  122. 3 e5 H: U/ u6 W8 O; c( ^        for (j = 0; j < IN; j++)
  123. & h  z- D, @# R* h4 W% F            sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  124. - \3 I! K3 ^. {7 p0 z         + h) u9 e4 Q' k$ f8 }7 G- F
  125.         LbOut = Fx(sum);! ~) D* K! }& V4 u) y
  126. 4 f# \! M' w+ H
  127.     }4 ?/ j( P- `1 b0 t6 M

  128. + u# M6 {4 m1 w5 s: S    for (i = 0; i < OUT; i++)# |\" G' n* O0 a5 i2 @: _
  129.     {: I- G6 Q5 A7 U\" p  p1 |
  130.         sum = 0;
  131. 2 t, w3 l+ \  u  S\" [        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  132. - U7 F\" _\" E\" d9 p. N' U( B            sum += Wbc[j] * LbOut[j];! r. a! I# A3 J7 e\" ], i: |
  133.          \" ?6 z) h5 R  h/ g. Z. `$ w1 P
  134.         LcOut = Fx(sum);
  135. ! B/ R& \) W! `1 J\" L* o    }
  136. - y# _. D0 g% D}. y* }2 l2 R8 r: y7 e
  137. void backUp(int dataIndex)  E- k5 j/ \$ `% `- k
  138. {
  139. - v( z5 B8 y6 q' z    int i, j;! N: O. l& S6 n* U7 A
  140.     double sum = 0;$ u2 }  ~$ [/ I( Q, [
  141.     //Lc层单元的一般化误差- b- r/ q( `6 A2 i% f
  142.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  143. ) Y1 d) {5 ?0 [' T: L+ M, u        Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);% D- d5 ~$ T3 R  ~3 L* H
  144. 4 Y  h% P0 W. [/ j# m
  145.     //Lb层单元的一般化误差
  146.   \* x1 ~. S5 R    for (i = 0; i < NEURON; i++)1 N3 N3 D0 E  ?6 V: q
  147.     {
  148. / v# e; o+ p5 {        sum = 0;
  149. 0 p% M/ Q- H- K8 o        for (j = 0; j < OUT; j++)\" k1 P! Z2 p8 K, v/ V/ ~. _: l
  150.         {
  151. 8 X/ L\" z1 |( k: i4 I/ a8 @            sum += Wbc[j] * Dc[j];
  152.   A1 a6 |# X' a  v) N' R6 p8 s$ a        }
  153. 5 g0 Y8 I  k\" P\" ~$ j: A        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  154. 7 u2 H* C( \  R* I    }) O* G- C( H# G( H
  155. 2 `/ E7 [\" x4 E$ I
  156.     double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;9 \: t2 o+ P( h: @
  157. & a0 ?/ V' \8 N  j' N3 u/ B
  158.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  159.   h* L& `3 V4 D( ^        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  160. 1 B  e3 e- F$ }  [& |            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;& b' t% U7 x8 E

  161. ; r4 [1 k1 F1 U, @8 R% N- Z3 y: ]    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  162. , c& @2 u9 ~, e        for (j = 0; j < IN; j++)
  163. ! @* L4 B1 g\" S: p6 l3 F            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];( W8 A1 D& o0 |% L3 y; o

  164. ! c# @+ L2 ?4 o% C$ p     + w5 n& \' v, a1 Q# o5 w
  165.      
  166. 1 C4 Q0 ]* O  i! m6 O+ K}: S. W+ p' a, o

  167.   k, K7 n7 T, }4 Sdouble result(double d1, double d2)
  168. / C2 n; E& G1 W{9 c% Y4 N6 F) |0 \\" d\" ]/ ^
  169.     int i, j;
  170. * `- ^0 v. `) ~4 d% v  ^+ ~    double sum;6 R2 O& y, d7 o4 k7 S! t* v/ A0 z
  171.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  172. \" y- i: `7 l6 H, k8 L, P    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);. ]* N% U: W* W/ G% ?) w

  173. 3 ]6 V$ L/ C( I$ P6 O    for (i = 0; i < NEURON; i++)! U2 M8 n0 |' q& W' J/ o: i
  174.     {9 r9 I# n7 o+ X  U: x
  175.         sum = 0;         ! k6 o8 L: ?4 S
  176.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;
  177. $ @2 W1 [, ?/ u) y; |6 T5 ^# D        LbOut= Fx(sum);
  178. 7 I( ]* h. p7 X9 f3 F2 W# p! G    }
  179. ( X0 o5 ^: y9 Q' h! H 2 `) n\" R2 o& p9 G
  180.     sum = 0;
  181. 2 K6 @$ w$ l, c/ q8 u2 v2 D    for (j = 0; j < NEURON; j++)
  182. 1 V) N\" B! c* W3 R, f8 ]        sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];% Z% O% Z/ ?1 Q) k\" v
  183.      
  184. # p0 J. J; `9 K- s! k    LcOut[0] = Fx(sum);  g* ?0 e) p7 f! |) B) p; i
  185.      
  186. : m\" J: Q! x  r0 e0 E  n# ]6 N    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  187. ) f( k. P  `/ h3 h. ]
  188. ) N; S\" p7 S- D / E& E# o0 n! A* e/ l/ q4 m
  189. }- r4 d\" P. r; q0 d  [
  190. void train(), y2 h* `  s* v5 S% w0 [/ D
  191. {
  192. 5 b3 E# S4 V) r4 Q4 Q    int i, j, no = 0;9 N7 o4 M. r8 }, t% h6 O
  193.     double e = 0;1 J: b  s2 n9 O' k\" a( Y! G+ Q
  194.     do{7 z$ _. {4 C7 }) B9 L) X. [
  195.         e = 0;
  196. 1 m: a  x: Z0 G3 k5 j& }$ o! Y        for (i = 0; i < DATA; i++)
  197.   A  u7 \  B. p        {
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