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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!
8 d1 P/ m- d+ O5 Z7 }ps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>; k& s6 d+ E\" g# B$ o5 Y( j
  2. #include <time.h>
  3. 4 ?: P3 C) D6 F! }+ |\" T1 R, d2 S#include <math.h>
  4. 9 I. B; |- ]. ~+ s! \. C: j* F: F7 t#include <stdlib.h>
  5. 5 o) Z5 F6 L8 p  @#include <iostream>
  6. ; [7 u) k9 Z4 \, m. m+ v& D, P8 Tusing namespace std;
  7.   _1 C, Z& A  ~/ U2 X#define DATA  800
  8. 2 s\" z\" J1 ?6 C#define IN 2& c' e4 n  s) ?+ l7 Z, F3 f5 b\" S: M
  9. #define OUT 19 `5 s\" [3 g7 L, u9 e% q. S\" E
  10. #define NEURON 458 C7 C  {) ^& h& t6 y; h
  11. #define TRAINC 20000
  12. ' v+ C8 Q8 O! k% s/ ^: I( H
  13. $ S\" I! f! _4 z- L: r  ]; ?7 ^double Fx(double x)
  14. 0 `2 @. D0 K7 m( ~7 i9 W{
  15. ( x  H# D( ^# V) N5 n% Y    return 1 / (1 + exp(-1 * x));! W9 l4 N) ^  \/ L  g
  16. }3 s7 a, C% ~6 h9 ?
  17. //La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层
  18. ( y1 r6 s* s/ f0 {6 m8 A$ R//样本输入9 H- c; \# K, c2 ^/ o
  19. double La[DATA][IN];
  20. : e' A1 h+ s* o- z+ {$ }//样本输出
  21. 5 o+ z; r( \* V. x! Ldouble Lc[DATA][OUT];
  22. 9 Q\" ~1 J( u' B8 J6 `* f0 ]5 Q# M% w//La->Lb权重
  23. / Y5 G6 K1 t' l2 K& v5 odouble Wab[NEURON][IN];$ n+ f2 k9 D2 a0 L! A. P% }% P) O7 \
  24. //Lb->Lc权重
  25. ; z0 t& r( \7 N( z% k- q& Udouble Wbc[OUT][NEURON];
  26. * u+ Q/ u& J/ c- K5 z9 o6 e* A//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...4 t; P' N/ u0 o
  27. double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. ' d$ D; p/ v# z* k2 f% u
  29.   j( [, k8 z) X; i9 Q9 k//Lb层输出
  30. & ?! o( N. W! {double LbOut[NEURON];
  31. / T- w4 T/ P, W) Y//Lc层输出/ g: r$ w, U! K2 d* e
  32. double LcOut[OUT];
  33. 8 M- G8 U+ p5 G1 V! S8 e$ m. |) H% c ; Z  R8 E! C2 o\" @/ ]
  34. //Lc层单元的一般化误差8 f3 G# G* k! a9 W- J6 ]
  35. double Dc[OUT];: g% z  O0 d\" ?) j
  36. //Lb层单元的一般化误差4 v- \: a' r0 d
  37. double Db[NEURON];
  38. ! V, w2 l- }' ~\" ^9 Q, n) j/ j
  39. % X. B  W: f- P, K& j//设置样本数据) X5 ]5 j# P& S5 H\" r5 U% V
  40. void setSample()
  41. 9 J+ i* Y+ C4 a# v5 v# y\" S{
  42. 6 i\" ~3 M/ Z0 M! g% d    srand((unsigned)time(NULL));
  43. 3 o9 ^+ k; f( S9 ^\" J    int i, j;7 q7 @+ \2 Y\" k0 F/ R
  44.     for (i = 0; i < DATA; i++). N+ @8 J# H+ Z# X3 j9 t
  45.     {
  46. . f9 r\" k; s3 k0 X/ g9 ?        for (j = 0; j < IN; j++)8 R9 v$ i: }! r5 c! O\" F+ w
  47.         {# _2 Y$ S: F8 @
  48.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;
  49. \" W\" r' J! N% D5 b/ _        }
  50. 5 y' k5 n) s9 z$ h' ` $ w9 `& |+ v& m& b4 k* Q% b% m5 r: V
  51.         for (j = 0; j < OUT; j++)9 Q) L6 E; F9 e/ R# s  R
  52.             Lc[j] = La[0] + La[1];
  53. $ k6 Z- m2 }6 T0 B4 G6 K    }
  54. 4 f1 l0 ?( q/ ~1 f/ V}
  55. # j: v, V\" y# p0 A//初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点). Q* p( L0 H3 s# o\" y# q( d: V- q
  56. void initNet()5 Z$ c2 A8 T, F8 R0 H
  57. {1 a, l$ }) c1 ~* z4 N: D6 T* r
  58.     srand((unsigned)time(NULL));' b' z! \  I  M. _4 K& T5 w* X
  59.     //两部分的权值设置随机值【-1,1】5 d# T# Z4 k6 @+ V
  60.     int i, j;* K( B% q; l  ~
  61.     for (i = 0; i < NEURON; i++)  }8 }* S5 [. o) y5 h& f% r
  62.         for (j = 0; j < IN; j++)
  63. 0 R- i$ L8 T( m3 Q        {
  64. * F6 o) |. i6 n% q; r4 w\" p; L            Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;
  65. 3 u  H# \9 L/ I5 ~5 W9 r% K  u            Wab[j] /= 20;
  66. % h. r; l2 @! _8 f        }6 d8 L. P1 v0 a- F
  67. ) _) y. x5 M) s: g
  68.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  69. \" o4 Y: [6 E, ?3 b' ~3 U        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  70. 7 u( c$ U  j8 T  |' {! g7 z% I        {
  71. 9 _8 z- l, g) B. s( G9 W            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;2 ?* v% c% N! U0 |\" E
  72.             Wbc[j] /= 20;
  73. ! K1 I- l- Z7 s# C/ k  ^        }' c+ v* b* H$ O% \% I0 E
  74.      ' a: J  N- i) C0 w( F; y/ ~
  75.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  76. . P8 s) E; G# C# p% ^% R1 x    for (i = 0; i < IN; i++)
  77. , n; J! k. D. [5 T; X    {; |( [/ h5 [5 {0 X6 m- ?+ v
  78.          
  79. : i. B; c  r# O# N0 q% m% _$ l3 C        MinIn = MaxIn = La[0];
  80. $ \3 h1 C% [2 e7 y; O5 Q        for (j = 0; j < DATA; j++). o/ F# \/ g; N' q\" V
  81.         {\" A: E' m# u- E4 T% L0 A
  82.             if (MinIn > La[j])9 B  e( U6 G# H
  83.                 MinIn = La[j];
  84. 0 e1 h# K1 b\" k6 y            if (MaxIn < La[j])
  85. ( b, p% N! e: y, c                MaxIn = La[j];
  86. ' |$ J; x* a( ~) D\" [3 e, T4 q6 g$ O        }
  87. ) S: f' q/ `+ ~7 p( d     2 M- m, h4 [6 j7 c6 _7 f; w
  88.          
  89. - ^! T: w. b; N$ S+ A& ?    }
  90. ! Z\" _) ]. |& q- W\" P1 x' d
  91. : x1 \3 V0 C% J7 ~. l4 p5 A$ w0 O    for (i = 0; i < OUT; i++)9 |\" }) `2 z; b  g5 j9 f/ g0 f
  92.     {9 t& E\" q1 `. B/ D' F( l4 O& P
  93.          4 K- F( K, ~1 Q  F5 ~
  94.         MinOut = MaxOut = Lc[0];# }) R7 O' F* {3 Q' _2 E* v
  95.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  96. % w\" i) b, Z* z- r6 e        {. D. L\" K* c, ^% j+ F
  97.             if (MinOut > Lc[j])+ V% W' \& ?7 z
  98.                 MinOut = Lc[j];9 x4 n; z; S3 h9 g% W! R
  99.             if (MaxOut < Lc[j])
  100. : k\" i# \5 P# V6 S+ _                MaxOut = Lc[j];
  101. 9 Y: {. v- Y2 o! z        }' g3 x+ o' U! H
  102. - Z. i8 |9 W2 a! {
  103.     }8 S7 b; u7 V8 Q; q/ _

  104. * s+ u+ u3 i' ?) h7 J    //归一化; v8 o# @+ M5 w- A  v, h\" D. m& F  o
  105.     for (i = 0; i < IN; i++)
  106. 8 U- F2 ?  X& X) ~7 D3 h        for (j = 0; j < DATA; j++)
  107. , d, e1 A0 n7 I$ @) l; G            La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);& L* x2 l  a% T5 E% [' [( D  r3 q
  108.              % |  O2 L! {; P+ s( u! M, k
  109. ! k. q* o! _- J; ]2 ^  p. W
  110.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  111. % b0 ^1 N/ Q6 @; \        for (j = 0; j < DATA; j++)  [; Z2 R\" E$ a* }+ z/ Y
  112.             Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  113. 3 `( l\" s6 a# M8 I! s6 ^         $ D9 @$ W9 F, ^) s2 M( `4 l% B
  114.             
  115. ' C; e, U9 P0 f $ V2 A3 u+ y6 O, F9 ]* Y\" j  c7 y9 T
  116. }9 Q5 k9 {! O# ~) [5 }
  117. void getActiveVal(int dataIndex): ~6 S; V; j7 n' ]. l; Q  A
  118. {
  119. 1 K$ @\" A( U- U  O6 l\" |# [+ X- t    int i, j;4 j8 d' \6 \3 s( Z3 H' E) e
  120.     double sum;
  121.   `* F9 r) \& }1 [4 o8 O, T, g5 J    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  122. , A6 j\" c  t/ B  P* m7 |    {$ h' `7 x) W8 O7 E# H: ]0 o  k# l, Q
  123.         sum = 0;
  124. : O, W8 G/ n$ b! P        for (j = 0; j < IN; j++): G# A7 Q) o4 O( E( i' W0 m- o, L
  125.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];! o7 O( d( E* @8 h2 b% ~
  126.          % e# K7 l\" E3 I, D) _( ^5 |
  127.         LbOut = Fx(sum);
  128. 0 i7 u+ T- c$ t2 [' c
  129. 5 z0 f  u6 \7 `$ }    }
  130. % G+ n; v( X  s1 k& H! ` % Y6 V) c' ?+ \5 M: D7 |$ S( C, T
  131.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  132. + M/ O/ w0 m* i! v' L    {  c4 U3 n8 i* O8 q; [# g: L/ S4 d
  133.         sum = 0;* Q; u3 t5 V3 J. U+ W. `& `
  134.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  135. 0 D- E- T6 z: j% U, c0 m            sum += Wbc[j] * LbOut[j];
  136. ) z' W8 t8 g5 W: W- a3 R4 }% h7 P         
  137. 9 p$ _, \8 v* f& B        LcOut = Fx(sum);
  138.   y+ M6 x/ p# \, t$ F7 R/ c* {0 I    }
  139. \" \) P8 l7 j6 m1 o6 y0 p5 ]9 u}\" M; Z: Y9 j5 U0 t2 _* W
  140. void backUp(int dataIndex)
  141. 9 B& V6 x* ]! G, r9 B8 p{
  142. ) U- }' o  q4 J0 _  ~    int i, j;
  143. 0 O) N( f6 ]0 {. u3 t    double sum = 0;
  144. 6 x: r; F. M) Q* n1 I/ A% U' ]% J    //Lc层单元的一般化误差6 Z: R\" o+ r0 q% _6 Y
  145.     for (i = 0; i < OUT; i++)! O* `$ b% m) S9 W( O  s
  146.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  147. , A5 I/ r4 l9 X* v- { $ E9 G  @\" Q. _0 A9 E  X1 V4 V
  148.     //Lb层单元的一般化误差
  149. * @& P. D3 p) O8 C0 D    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  150. ) {& C  N4 j) y1 m4 @    {  B+ B. g- A5 ~$ H8 m, T
  151.         sum = 0;* i9 w# D; T/ `2 F) k
  152.         for (j = 0; j < OUT; j++)
  153. 8 D2 `5 v( C: j2 S        {\" a5 t2 V- p1 f% E: V
  154.             sum += Wbc[j] * Dc[j];
  155. 5 H. l\" \\" }) n% R9 k# w; y7 w        }
  156. : m. m  Q( J4 n1 x        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  157. ; @% a( y- @0 y    }
  158. 3 W* g: X$ T; S( N) c
  159. ! r\" S( ]7 `5 h. f5 L. _# S    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  160. 9 P* y/ e( q) e: k8 u2 n
  161. 2 W# n: Q$ i3 v' l9 F/ ?! V    for (i = 0; i < OUT; i++)! K% Z/ p, y. B
  162.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  163. + Q6 l! o' U$ a\" ?0 d7 w3 i2 M4 r            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;: `+ c# S( H: z' `  X

  164. , C) C8 x3 H# g2 e! t3 ?4 I    for (i = 0; i < NEURON; i++). J2 b  }$ L) x# Y# |- {
  165.         for (j = 0; j < IN; j++)
  166. . \( \/ L% k! T/ a. v) T            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];  E: I  ~! X4 m9 ]
  167. 1 G6 ~# F* g3 t( a! @6 [
  168.      
  169. + \! h+ `6 r8 z     . a$ O; Z# X  s; W8 x$ ]
  170. }9 A& H# _/ W9 b# S  R- a
  171. \" w- t* ]; o& `1 j+ @
  172. double result(double d1, double d2)4 ^- a' a0 A6 {4 n, d& c7 \+ @( e
  173. {: y. A. R8 n1 s, \& p
  174.     int i, j;) T  O\" D5 e& X
  175.     double sum;4 X4 ?( z  p# E; q8 u+ H% `! E
  176.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;, \- J$ z* N1 b
  177.     d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);
  178. 5 ?  h7 t3 t9 [* T$ b- z: @/ g 3 x) e& t# D  z. j) n2 e\" G
  179.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  180. # I: ^8 `  ]( ?0 Z& p: N6 X1 M    {
  181. 2 s0 L* Q% P6 S; X( W3 D        sum = 0;         % x2 q6 ?- J- f+ c, ^
  182.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;9 N9 K: x( o! o2 t
  183.         LbOut= Fx(sum);5 r9 m  W% A* R2 b5 {9 h, s, t
  184.     }5 O\" D8 m3 m( q# ]7 i/ o

  185.   K5 c( }5 {' I8 N    sum = 0;8 g$ `1 s% ?3 L) {\" n
  186.     for (j = 0; j < NEURON; j++)) ~/ u' s\" C1 ]4 v1 b. w2 r
  187.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  188. 4 h. q' o- U. r     \" m; `  s) `) D( v2 U
  189.     LcOut[0] = Fx(sum);: P6 r, @/ L  V9 {! [. j
  190.      # }  F9 y/ r7 L, H9 u& Y7 n
  191.     return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;) d, W5 s5 u  I( x0 h0 u1 `! g: _

  192. . Z# F3 i' m1 A4 F7 `; S9 }( G 2 I  k9 _\" s# Q' J, s; P( d7 o
  193. }- {  M- c$ X7 r, g
  194. void train()' q7 _# @2 Q4 J; {& c
  195. {/ Z9 P- Y) C% p4 U1 ]$ ?  T
  196.     int i, j, no = 0;
  197. + ]7 j! F( z. V1 s$ G' b8 Q    double e = 0;/ V3 V9 Y; n, I) \
  198.     do{- m# J0 K; |+ s9 J
  199.         e = 0;
  200. \" i/ A1 P+ Z) ~; i) f        for (i = 0; i < DATA; i++)( ?7 \8 J, p% Z2 n' O
  201.         {- t# |, ^  E. E: Z' y7 o
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