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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!' W) J$ L. r" V0 f8 `$ b" M2 I
ps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>
  2. % m  C, p% P& k4 ~+ J/ j& m#include <time.h>
  3. 2 h1 G1 k5 z5 h$ M8 d! [6 q! M6 h#include <math.h>8 u& b1 S- i9 v: v0 t/ `\" ~: a
  4. #include <stdlib.h>* N( ?# y( s' M3 t5 Y; K' C
  5. #include <iostream># j\" U9 w% F9 g/ n: _2 X. |
  6. using namespace std;0 l+ n9 M5 {& e  l( Y) H. ]5 \: a
  7. #define DATA  800
  8. 6 ?3 G6 L! Q\" y: m# e  Z#define IN 2
  9. ! `8 F2 j* Z% f+ H#define OUT 1
  10. 3 F, F# z/ f0 [7 z+ @% a#define NEURON 45
  11.   E# b4 c! `3 P5 d: H0 E#define TRAINC 200003 x& a# t* L' }  V+ W& @, y
  12. 5 T& y0 I% s. I, }, m0 J# e
  13. double Fx(double x)
  14. & b\" u( K6 s( l; p: |* ?\" Y{
  15. # S) Q7 T8 z, C    return 1 / (1 + exp(-1 * x));, d7 P$ B) ^1 y' ?$ U: J. u8 g
  16. }
  17. / m5 t+ `/ J* n& p, V% ~( F  g//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层$ Y6 ^4 ]6 l1 u7 _
  18. //样本输入
  19. - h7 g2 l6 x' ]. D4 H\" W+ rdouble La[DATA][IN];
  20. 1 d1 W7 B7 f+ f2 o# X& H//样本输出
  21. - H$ t1 n7 O8 V& Gdouble Lc[DATA][OUT];) \% u; C9 @; h9 Y1 P# K2 `
  22. //La->Lb权重
  23. 6 h; \& @6 S4 Tdouble Wab[NEURON][IN];
  24. ; l! G5 D1 ?( \, ?6 d% _//Lb->Lc权重
  25. \" v+ j1 s4 B4 ?8 }+ odouble Wbc[OUT][NEURON];
  26. % `\" g  r- n! X\" B+ R//样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...7 h  r5 q. S+ ?0 e: \- J
  27. double MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];% P\" R& J8 f) `# D1 X- u8 h

  28. ! `) V7 T. Z6 R8 W% a, V//Lb层输出
  29. 3 y6 r! j$ L- \! `/ ydouble LbOut[NEURON];
  30. / T0 a- \; c' M\" g! F) e9 F& B//Lc层输出  @9 y9 n; o* m  `8 E
  31. double LcOut[OUT];% [- i8 ^0 }9 h) B

  32. ; t+ }2 h# A( @$ ?% h4 l! k//Lc层单元的一般化误差
  33. 3 @6 g9 I- O+ @2 _9 n7 ndouble Dc[OUT];
  34. 8 k. {, q- C1 D; ^1 g//Lb层单元的一般化误差
  35. 0 m4 ?, z# {; A- i2 ?) L# ydouble Db[NEURON];. w# d) Z: n: Z

  36. ; Y/ C: N) ]- G, t4 t//设置样本数据
  37. 9 x$ @- h: r, @void setSample()* O: P' ~4 x: |9 O% j
  38. {
  39.   L\" u5 M! @0 v  S    srand((unsigned)time(NULL));
  40. + u+ _/ V6 g$ K6 {6 q\" _    int i, j;
  41. 2 L, b& t- J* n    for (i = 0; i < DATA; i++)
  42. ! k\" n+ E, H& y/ y    {
  43. ; T* T- ?7 G2 h4 T* W# `        for (j = 0; j < IN; j++): n/ I$ q$ @3 ~; e8 w% J8 h
  44.         {; G# h5 v% i5 H7 m
  45.             La[j] = rand() % 1000 / 10.0;, N; K( o+ ?& m
  46.         }) w, I- n7 i4 U) G
  47. 0 f$ u+ h; ?9 n- G& [! n; L
  48.         for (j = 0; j < OUT; j++)) ]5 P: h% {& K$ N) \
  49.             Lc[j] = La[0] + La[1];4 f/ k- h! C( |. T3 L- k
  50.     }* l: j4 Q6 W1 j! O. J
  51. }4 m- s, e\" x6 E
  52. //初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)4 U9 k0 l- r7 i, {
  53. void initNet()/ M\" G% O* L& U, d
  54. {
  55. 0 ?& H9 a. L6 {& r% l! j    srand((unsigned)time(NULL));
  56. 8 Z! ~0 r. F( g    //两部分的权值设置随机值【-1,1】
  57. 8 Q1 M9 P* H0 i2 ?    int i, j;
  58. % }5 }7 K, L\" B  n4 Z    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  59. $ i$ X; y: `/ y0 q. [+ j# U! a! g% g        for (j = 0; j < IN; j++)
  60. $ e, }+ ^/ ?  R* y) J        {2 o$ o: ]. k3 y
  61.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;
  62. % b& c, X, I/ E            Wab[j] /= 20;% Z2 k* r9 E+ q4 G8 k2 R\" T
  63.         }
  64. & x6 N% |) V4 E( O  Q6 `8 U7 q 5 u% {8 T5 Q2 q
  65.     for (i = 0; i < OUT; i++)7 d0 j. H+ W: @' K5 h! F
  66.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  67. 6 c: M$ R% ^- R' g        {' Z. r/ C9 f& n2 d7 o
  68.             Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;
  69. $ ], D\" \5 c2 h, l            Wbc[j] /= 20;* d5 L. Y9 ~2 l8 _3 i2 J
  70.         }  z$ e6 \5 s) t9 c4 h7 p7 E# G
  71.      , Z. j& `: L. O% ?
  72.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化
  73. ' y3 K* N! ~3 v; \2 G, ^& ^    for (i = 0; i < IN; i++)
  74. 2 J  D; S; ^' C! M1 @    {! m$ K6 l2 B9 k
  75.          
  76. , |& W7 n9 f9 q/ g        MinIn = MaxIn = La[0];
  77. 4 d3 K2 T! H% B/ _! F8 ~5 [! T\" r        for (j = 0; j < DATA; j++)\" W8 {4 }8 H1 c+ R. i) m
  78.         {0 t6 @6 s9 {& s. }& p
  79.             if (MinIn > La[j])
  80. , a4 B' r& j( j) `; F1 H                MinIn = La[j];7 \5 {  T  a\" j' k2 @
  81.             if (MaxIn < La[j])  o+ H* I8 a- s6 S$ O3 O: ^- q
  82.                 MaxIn = La[j];
  83. 3 P6 q$ b  W0 y& S5 V* K2 z8 I        }
  84. ( @$ l/ ]1 R6 j/ @: e7 V7 \\" L5 o     2 A9 p. h/ h9 V, Y& ~( l\" b
  85.          ' L( f% F7 g: i# Z: j3 e, Z* L2 {! F1 c2 `
  86.     }
  87. 0 V& S2 O6 w% [1 K! p9 y   M3 ~; s+ g5 U8 ^6 P. H' j
  88.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  89. 1 E/ s( l: t) @8 S7 d1 ]    {
  90. * ^2 F- P3 m2 F6 q: O         
  91. ) K, w\" y5 K6 q\" S3 g% @        MinOut = MaxOut = Lc[0];: x6 {7 F3 a8 a8 b: e2 S3 x4 x
  92.         for (j = 0; j < DATA; j++)% T: o1 ?) ^; Q  E& J3 L5 r
  93.         {+ g4 H: G; [+ T# _8 i3 l% I
  94.             if (MinOut > Lc[j])
  95.   @; \. r8 H% C  S5 W1 ~8 q% {$ p                MinOut = Lc[j];3 E& e7 t) n) q9 R6 h: h  c
  96.             if (MaxOut < Lc[j])7 z/ X+ Z$ Y% C( j% q- K
  97.                 MaxOut = Lc[j];
  98. & ~, G1 [+ `\" q1 G        }
  99. : j1 b8 s+ U' `  c0 R( |4 s  _/ N
  100. 8 |/ E- e\" L3 X# L5 i+ ~0 K    }
  101. 4 E3 J$ M/ W, L- y  L
  102. ( J; C. B\" a/ C6 S0 h    //归一化' X: q' [7 b! {6 I& }
  103.     for (i = 0; i < IN; i++)' E; ~# n* Z3 |; o% w
  104.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  105. / l8 \% ~6 o' V' A! r7 i1 m            La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);
  106. & T3 M/ c/ Q* A; R& r             3 S5 c! M) ~5 _( Y# {
  107. . f6 ^1 X2 Y1 P
  108.     for (i = 0; i < OUT; i++)' \( h' R0 h. Y, c, U) J4 \+ Q
  109.         for (j = 0; j < DATA; j++)! i& a/ ?/ o; s% E' N- W\" Z& x
  110.             Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  111. 9 U* ]6 ^+ p( r0 l+ i8 I         
  112. : u0 M$ T% C  w            
  113. \" g9 E+ W% B7 u/ w/ h. J
  114. $ H) V+ `) R8 {}; L\" r# Z9 Z1 E9 t5 W
  115. void getActiveVal(int dataIndex)
  116. 9 T/ T3 X2 K! M: g8 M2 O{% }! B, I\" t$ ?- U. f
  117.     int i, j;% z: m7 u4 x6 ^4 Z2 G/ R
  118.     double sum;
  119. - Q! `3 o' j( Z: k0 G* ]. S$ F4 ^    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  120. * S/ G, j6 `( n6 F% e6 B4 t5 G; k    {
  121. ' C+ {+ x\" {; c6 U/ H        sum = 0;6 Z0 W( P\" ^) J- m7 \& K. Z
  122.         for (j = 0; j < IN; j++)/ K+ s& G' z. ~' [. F6 |
  123.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  124. * a$ F, S$ y, L* g7 {, W; Y4 J         ) ~2 R, K\" l, \& K
  125.         LbOut = Fx(sum);
  126. / |5 s' Z# \1 }( E( v  C
  127. 0 ~6 i3 t& L1 o- ]0 B    }* u$ I+ A+ k$ _9 M7 l
  128. $ ?5 c9 c% Y# ~% t
  129.     for (i = 0; i < OUT; i++)
  130. 5 t) ]* ]! G3 I8 q* L& r    {# a: H3 k5 t- z) V0 D7 D
  131.         sum = 0;
  132. ( _% A: w- r4 j/ Z- e7 U        for (j = 0; j < NEURON; j++)
  133. 7 z! v7 L' w3 A' y            sum += Wbc[j] * LbOut[j];
  134. ; c! z* M5 P) w5 B         
  135. 5 _+ p* G\" g\" K' B        LcOut = Fx(sum);' I) T. {- o+ f2 k) [0 S6 I
  136.     }
  137. ; k  `  P& R' L}
  138. : l1 H) _! ~1 Z2 svoid backUp(int dataIndex)
  139. # h* E( A2 \' g4 A! u' J$ k{' W: u& c: h& f, K: p; p! K  G
  140.     int i, j;
  141. ) @% n5 G; K4 y0 ^    double sum = 0;
  142. 5 n\" W7 u$ e4 {5 H4 P& S    //Lc层单元的一般化误差# y) u0 w/ |. j0 {2 D
  143.     for (i = 0; i < OUT; i++)! Y  W2 V* I5 f  X( {( k8 K6 s4 j
  144.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);+ j7 Q6 o! x/ f( h# w. f! j
  145. 0 u- J: J! Z& k8 u$ a2 s# O( t9 D
  146.     //Lb层单元的一般化误差! Q) \8 U3 A7 [0 i( M5 m
  147.     for (i = 0; i < NEURON; i++)
  148. 9 |, C* C2 e! B; ]7 s: e& X    {, A# Z$ b. f) X' K7 X  O% r; G
  149.         sum = 0;$ m% c( F: ?) T) D3 u
  150.         for (j = 0; j < OUT; j++)
  151. ) f2 V\" c! z) d! f7 L; v        {
  152. ( s2 e' p+ d* ^4 f; J) @, C  m            sum += Wbc[j] * Dc[j];
  153. , y4 `2 `0 C: y, O- E2 U\" [* c3 T        }
  154. 6 e: A6 f4 I# _. b6 X        Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  155. 3 z8 p3 D( G9 _8 ~& q7 [. y    }
  156. : F% @, M6 o3 t! e2 h
  157. $ m% L+ N6 a) |0 K3 G$ i! ~    double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  158. \" w* l# o: v% l9 Z3 |3 r5 p
  159. / {( h( H; D\" W$ v+ T; Q5 b    for (i = 0; i < OUT; i++)8 N' h- y, s& f\" v3 u6 t
  160.         for (j = 0; j < NEURON; j++)
  161. * n/ P* \8 N; v3 h7 x            Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;. i; O2 g: U  R! ^# B( Y0 D* h
  162. 7 x; e7 |- I7 h0 W) A
  163.     for (i = 0; i < NEURON; i++)( ^\" L- s6 _8 ]! N' C: q# f
  164.         for (j = 0; j < IN; j++)
  165. : o\" A# O' x( Q/ J            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  166. 2 Z, W4 Q) z) Y/ K/ c \" [8 W1 h; ~! \1 e
  167.      7 k( Z9 J% H* S; \% @
  168.      
  169. 2 c\" I: w% ?- k6 C3 z}
  170. / b* [  f3 ^\" N* J7 V: H ( e- A- _4 X$ A\" U* S
  171. double result(double d1, double d2)
  172. + ?; A$ ^! n1 G* g% M\" c1 A7 E* C{
  173. \" S7 ^+ Z* }' Z2 A1 n/ o; B3 E) }9 b    int i, j;+ }; K2 E% B8 `' R& D
  174.     double sum;2 v# P! j4 p\" M# I
  175.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  176. 1 H! V( t\" k2 {    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);7 W( _5 H8 f, x/ N! I

  177. 2 G9 u6 D; }\" X5 J+ u; F0 V    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  178. 8 V. t  |5 J6 i3 e/ R' Z    {
  179. 5 W4 W; U2 x7 k+ |( o        sum = 0;         % E$ V: g8 ]! j) c1 W
  180.         sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;1 a- A2 U! V0 G: G9 k
  181.         LbOut= Fx(sum);
  182. - H* o1 c\" q8 B    }; }. X  j  m0 y$ K& ?! N  G

  183. , @2 W0 V  n- ~$ Z2 B, r8 A$ O    sum = 0;, H9 j, h  p# ?; J) r) J+ }- p
  184.     for (j = 0; j < NEURON; j++)* d9 R$ |. `) Y* [
  185.         sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];2 S+ j  b% v+ P0 A  ^2 B/ {  ~\" \
  186.      & A' i9 `' k* M5 B7 q' v
  187.     LcOut[0] = Fx(sum);  v( c- |7 u) S& H
  188.      
  189. 4 s$ }3 d0 i& C6 I9 T& Z    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;1 n  E' \; F: Z

  190. 3 H. t; T  }+ j: {- o\" N 1 `6 \# G. v) N/ N  j
  191. }
  192. % a% k7 g# V\" {3 F! f9 Rvoid train()
  193. \" b1 ?2 [! j  M! b/ v{
  194. / J$ C( a7 _6 w, e9 I    int i, j, no = 0;4 l: q: ^8 Z$ r- A$ L6 v- J! z
  195.     double e = 0;
  196. ! H, p  b* z  N' T    do{& d+ h3 ?- O! |( ]& o9 h1 ~
  197.         e = 0;
  198. \" ]* p' E- y5 e9 K/ m  L; l        for (i = 0; i < DATA; i++)7 B. k  Z+ A+ F! T% J& Q
  199.         {
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