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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!: K; Q# ]2 v0 z; }' r9 \
ps:不要吐槽语言。我知道这是c c++杂交体。
  1. #include <stdio.h>2 y% @# B  i$ u  p& d0 i
  2. #include <time.h>
  3. , S! P2 O. d' s) E: J9 [# B#include <math.h>
  4. 1 t# u' M; `8 P( d; [8 W#include <stdlib.h>! H9 B1 W1 `- ]0 n! k
  5. #include <iostream>: P& x! Q! Y7 n: _
  6. using namespace std;
  7. ! S  H$ Z$ h* @3 b7 I% Z# Z#define DATA  800
  8. & ?4 G\" ]$ n: G\" C2 F, G#define IN 22 P( Z0 i4 N9 t/ J$ a# Q
  9. #define OUT 1
  10. ( S  S8 z% B! k7 l#define NEURON 45& i, g6 W0 i& h# [- G
  11. #define TRAINC 200003 `6 {7 `: e5 O  g
  12. 0 A! j$ z7 S; Y! ?6 c, D
  13. double Fx(double x)- R6 _9 b1 V: p
  14. {
  15. + q1 j' G, o! S3 o    return 1 / (1 + exp(-1 * x));6 m6 x1 e! B. J9 i% b
  16. }
  17. ' B/ ~, ~( j& d5 f) h//La输入层  Lb隐藏层  Lc输出层' A3 d( y# b\" z
  18. //样本输入) y9 y8 I: _. J! E: K
  19. double La[DATA][IN];0 v0 n\" M0 a6 o2 g
  20. //样本输出
  21. % r- u0 `. \; ^: adouble Lc[DATA][OUT];
  22. : m\" L# O5 [( J+ ?+ z- V  Z5 s//La->Lb权重
  23. 8 T/ g- g4 R\" b, t6 x6 _  y8 ~double Wab[NEURON][IN];
  24. # m- J1 M3 M% d! ]  q8 [5 |//Lb->Lc权重- a9 b' W/ H% V5 u; K$ ^0 u# p
  25. double Wbc[OUT][NEURON];/ _- K# ]  @# k( }0 I
  26. //样本输入每个向量的最小值,最大值;输出...
  27. 0 j. d: s+ x! }6 C* E! ndouble MaxIn[IN], MaxOut[OUT], MinIn[IN], MinOut[OUT];
  28. $ T2 Y: _8 q$ g9 W5 F' }
  29. 6 f: S5 q. V3 c2 f! n//Lb层输出
  30. / o. q  x% R4 K' h/ ?) N# [4 o4 }\" Idouble LbOut[NEURON];
  31. ) v4 g' L( l0 g- M. p1 A//Lc层输出
  32. 1 `9 c3 z5 i' I; v: X/ mdouble LcOut[OUT];
  33. - {' Y) f' N& b4 f) a+ C
  34. 3 u9 k& |' q* w) L; a$ W//Lc层单元的一般化误差
  35. ( r! j7 {) q% W) n& ldouble Dc[OUT];1 V' y2 g% V; y( x
  36. //Lb层单元的一般化误差) T0 H' z; {3 L: w
  37. double Db[NEURON];1 {) \* t8 d, @) I/ c; P6 K
  38. 1 r6 A3 Y9 v% X( [8 K\" _
  39. //设置样本数据
  40. ) m+ h9 W1 O, [void setSample()+ `. o; b& S4 P6 \\" J, v( o
  41. {5 S( `2 |: v1 H- a$ ]+ X
  42.     srand((unsigned)time(NULL));7 ]2 J: i% U7 g- \2 R  S
  43.     int i, j;+ W$ i\" p2 k2 k: S
  44.     for (i = 0; i < DATA; i++)
  45. : e- c' x9 ?6 }\" `# O\" ~+ ]- M    {
  46. ( I, i2 _2 z, ^3 y8 A        for (j = 0; j < IN; j++)
  47. 3 B, X- q) v9 B4 a  D        {
  48. 6 Q+ q- i) o4 z6 A! d% z$ ^* j            La[j] = rand() % 1000 / 10.0;# k: `9 P# w0 R
  49.         }: x  A4 v0 n8 X
  50. # `' [) o7 E- r+ K$ R4 o
  51.         for (j = 0; j < OUT; j++)# K, d. @) v  L/ u9 E2 _
  52.             Lc[j] = La[0] + La[1];
  53. $ E+ S6 V4 `1 Y9 m6 B7 K( M9 W    }
  54.   u% f\" i9 m6 `% @5 j+ x}
  55. 7 J1 k' O' G+ R0 v- O//初始化BP网络:权重,阈值(隐含节点+输出节点)
  56. ; b7 y6 O$ N: v7 d: W# t1 e2 E& bvoid initNet()\" [3 n9 t* c& Q0 i. g' K, s
  57. {' l7 d$ L2 i# i, u6 a, @
  58.     srand((unsigned)time(NULL));& w. C, G: K) x
  59.     //两部分的权值设置随机值【-1,1】
  60. ! B+ c# U; j7 W6 @    int i, j;
  61. 1 q% @\" F- o/ Y; W* _    for (i = 0; i < NEURON; i++)9 O: m9 M' B1 p0 o
  62.         for (j = 0; j < IN; j++)3 w) d& x: ]' `/ h6 N
  63.         {2 Q: o/ f4 q$ t* `( }: ?
  64.             Wab[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1 ;
  65. 0 J, U/ [+ {' Y( |            Wab[j] /= 20;- N3 c8 Y& |2 `7 a( J
  66.         }
  67. + t6 i\" V: e7 ?: ~/ j 4 t- B' H\" X7 M$ r0 ]3 Z: k+ c
  68.     for (i = 0; i < OUT; i++), \9 t4 X( b, b6 G2 O$ L
  69.         for (j = 0; j < NEURON; j++)$ I. v4 o+ f) P2 j  S8 a5 q
  70.         {
  71. 0 Q! N; d7 ~- Z            Wbc[j] = rand()*2.0 / RAND_MAX - 1;% y: |8 B) @# I) f
  72.             Wbc[j] /= 20;# ~+ A1 F2 M( f' T
  73.         }$ U; Y7 e9 @% w- J0 q
  74.      6 l; x& C3 u; J1 v4 ]% {( c) K: z
  75.     //找出每个向量最小最大值,并进行归一化( x0 ]6 g3 u/ D4 W
  76.     for (i = 0; i < IN; i++)% O% h) Q3 \& z, h  K  \
  77.     {
  78. 3 ?6 j/ C8 T9 C\" x$ O$ U         ) \7 N% `4 g7 @# b
  79.         MinIn = MaxIn = La[0];/ u: k2 k/ v3 ]) d1 R- t7 v+ d
  80.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  81. 1 K' ^& P( |/ g1 H. x* w% N        {% A# [- A0 S  l+ }; M1 D* T
  82.             if (MinIn > La[j])8 C0 [. ^, U/ y! \: p
  83.                 MinIn = La[j];+ ]& O( l( Y! q\" D4 g8 K5 D
  84.             if (MaxIn < La[j])/ |# B1 r\" V4 p$ E9 T  v/ H
  85.                 MaxIn = La[j];6 D3 j\" Z6 Q/ Z, n' M
  86.         }& j7 L0 L4 e7 F0 @
  87.      ! h, K8 N  t3 O- ~# |\" N\" x6 k
  88.          / h2 X6 V# Q0 z* v3 J
  89.     }  R! p8 T# m' G) ?$ h8 C. L

  90. ; M5 ?, p% F0 ?8 h5 r/ N# [. N    for (i = 0; i < OUT; i++)
  91. 6 N# C\" @* @+ w7 t! ^7 L, g    {
  92. 1 o. E' m8 a+ H4 |5 E1 J         # p8 t' v8 q; N% q
  93.         MinOut = MaxOut = Lc[0];! u, v\" l5 i3 D* x
  94.         for (j = 0; j < DATA; j++)1 I5 |' x! |# i% a& F( s( B' W
  95.         {' X: M( s& y- j8 @; \# m$ s( s
  96.             if (MinOut > Lc[j])\" t2 Z\" z  b, N! S
  97.                 MinOut = Lc[j];! Q; x8 I3 b; x8 Z& d
  98.             if (MaxOut < Lc[j])
  99. 0 q9 |  w6 |5 _1 J/ t* P- ~/ }                MaxOut = Lc[j];
  100.   i; Z( ]\" N, L5 Y1 C        }
  101. % @9 I3 L9 ^* ^/ j \" E% h3 d, k/ t
  102.     }1 p) J* d/ T/ ]

  103. . S9 }' X\" B0 o* z6 u\" O    //归一化
  104. 2 x- w5 V' n! i: v9 V9 J9 ~* G6 V    for (i = 0; i < IN; i++)# y% V) k- U' v5 B' t3 R6 ~
  105.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  106. - Z  Z: T9 L! e5 T3 L1 I5 e0 s5 c            La[j] = (La[j] - MinIn + 1) / (MaxIn - MinIn + 1);' m3 I5 L\" |$ \# h/ e. C4 n* _6 ~
  107.                ?( T9 ^* d9 m2 j5 R$ R+ P  R4 q

  108. / @; p- c\" A/ G( N\" o* G    for (i = 0; i < OUT; i++)* M7 [\" _3 K9 h) L! c* x) N
  109.         for (j = 0; j < DATA; j++)
  110. 4 ^' c6 b6 c) a            Lc[j] = (Lc[j] - MinOut + 1) / (MaxOut - MinOut + 1);
  111. 5 T- X5 P6 |+ N# V; b/ X; x/ f         0 B/ L\" n5 b- z3 O+ |; t8 J  B
  112.              + Q! x' c+ h( r\" R0 F
  113. % B% f4 _4 ~8 c- b- c
  114. }
  115. 8 [/ N6 y\" u7 V0 p. c9 Q! @/ Bvoid getActiveVal(int dataIndex)
  116. 8 N  _- o5 X+ i) x) u( T% w4 s0 N{
  117. % Z6 g% f\" A, E' Y2 L$ N! I    int i, j;% w% i7 Q; ~: @
  118.     double sum;6 h2 Q1 A3 Z! e+ F
  119.     for (i = 0; i < NEURON; i++)! v6 I& ], f3 z* j) W% D, Z1 W
  120.     {# k\" m  n( K1 f) m
  121.         sum = 0;
  122. * M  F: [- H\" u1 [* W        for (j = 0; j < IN; j++)' |( A1 f( `+ m* I) V& z5 S# y. e8 h
  123.             sum += Wab[j] * La[dataIndex][j];
  124. & [) U: `$ F1 ^8 u- u         
  125. 2 B% g# \# j1 X1 ]        LbOut = Fx(sum);
  126. 5 ]\" B- p; d& ?) Y6 `
  127. 1 k# z$ _5 G/ t: |    }( F, v% }3 d5 q
  128. 6 i' t- U$ N# U
  129.     for (i = 0; i < OUT; i++)- m# ^\" @. E! K% e
  130.     {. t8 a& m1 g2 {
  131.         sum = 0;
  132. 2 L) i5 }0 }; _0 B& H1 L: o        for (j = 0; j < NEURON; j++)$ {6 d9 m; L& f2 o! u! g. m\" i4 {
  133.             sum += Wbc[j] * LbOut[j];  z6 ?6 s: T  U& K9 s5 _* Z
  134.          
  135. 1 p( F; ^' s5 ^; x) g        LcOut = Fx(sum);. S7 V  v- z, M1 y* }
  136.     }! G) W8 @; C2 `- U0 k
  137. }/ u5 `: w; m) c. `7 L
  138. void backUp(int dataIndex)1 [7 Q; D4 P  }+ C
  139. {! }) A# C4 y% u$ f& L, p1 q$ y
  140.     int i, j;
  141. , ]% p1 b. M; D\" l# x8 n    double sum = 0;5 _5 X) g\" `. E7 {
  142.     //Lc层单元的一般化误差
  143. 2 o9 H, L/ D( ^% t  o! h0 N    for (i = 0; i < OUT; i++)! J+ Q) v% G$ l2 `. Z% a
  144.         Dc = LcOut * (1 - LcOut)*(Lc[dataIndex] - LcOut);
  145. ' P* b4 f9 n' N ( J/ N$ I) L! g/ X$ c
  146.     //Lb层单元的一般化误差& I6 j6 _( i+ z- w+ r4 }& B
  147.     for (i = 0; i < NEURON; i++)# f1 G# h4 T3 _6 y) b
  148.     {
  149. 4 u+ o, N# Z2 {! f        sum = 0;5 }8 H8 T/ L( P
  150.         for (j = 0; j < OUT; j++)9 S, I' Q* d2 W) h; ~
  151.         {
  152. ( w$ L0 d, I, N- g& ?            sum += Wbc[j] * Dc[j];
  153. 0 ?; k) a+ n6 p' K        }8 Z0 y- q2 J2 {5 z$ v) K  u\" e
  154.         Db = LbOut * (1 - LbOut) * sum;
  155. ; L+ J, H6 o5 G0 b+ O* N    }
  156. 0 l& `/ D0 y# \ ( }\" O; U: U: ?# \
  157.     double beta1 = 0.08, beta2 = 0.1;
  158. ' Q5 z: i  O# c4 i0 H
  159. ' w$ ^2 {8 c( d1 t    for (i = 0; i < OUT; i++); B9 A7 X. r. w\" [% I; P
  160.         for (j = 0; j < NEURON; j++)$ r1 O& W0 W/ ^\" ]8 l& f
  161.             Wbc[j] += beta1*LbOut[j] * Dc;
  162. % i# i, i) X6 J: e7 \4 ?2 C
  163. 4 l( q' i  a7 ]8 z1 u# ^; Q, `% C    for (i = 0; i < NEURON; i++)
  164. * e* k$ C8 k. y% [4 \* D7 }        for (j = 0; j < IN; j++)
  165.   p  M% L5 v3 n/ s, G- W1 @: y* c            Wab[j] += beta2*Db * La[dataIndex][j];
  166. 3 M1 u$ s: L' c/ O0 z \" B' a6 h' |, S/ L) m1 G
  167.      
  168.   s\" @5 y6 z# K' l$ O  P( \' M     1 b0 b9 n4 e. b
  169. }; c) ^  q7 b, ~2 b/ {; E
  170. & k% Q; V; O) P4 g3 ?1 U9 n# H
  171. double result(double d1, double d2)/ Y9 q! i: p! a- T5 n6 w
  172. {, ^1 V* M% X% @3 |0 c5 K, U- C6 X/ K& f
  173.     int i, j;
  174. : k0 ~3 j# y' C5 ^6 [8 o    double sum;1 [. v) o9 _) b7 R. o
  175.     d1 = (d1 - MinIn[0] + 1) / (MaxIn[0] - MinIn[0] + 1);;
  176. : S9 T! w. O' L: y) d& M    d2 = (d2 - MinIn[1] + 1) / (MaxIn[1] - MinIn[1] + 1);
  177. ) G) ?( L- ]8 ~0 D! D
  178. 3 D4 |1 K0 Y, P0 q, G- c- e    for (i = 0; i < NEURON; i++)) G  Y0 g4 ~- f5 ~  u7 F\" ]$ z) s
  179.     {
  180. & n, z$ I! B( f( t: U$ z1 }        sum = 0;         
  181. ) c! h' P+ ]2 y4 W        sum = Wab[0] * d1 + Wab[1] * d2 ;% |+ k4 W& M, V' p) p' k
  182.         LbOut= Fx(sum);# O+ I- v; q1 l3 Y; r! K; U
  183.     }
  184. / j+ d3 y* b\" `( ~, [
  185. 4 C5 p2 K! a\" X9 C& V( t\" D+ z7 H    sum = 0;
  186. 3 z4 Q* A! \/ K' v5 f. ~    for (j = 0; j < NEURON; j++)
  187. 5 n\" y2 k5 N( l( P        sum += Wbc[0][j] * LbOut[j];
  188. : o\" |$ Z9 a\" E+ d% Z& `1 T     * a2 V; w0 I$ g
  189.     LcOut[0] = Fx(sum);, m3 ?) x7 v2 f1 ?$ D1 {, L) x
  190.      
  191. 2 Y0 e5 e: y9 W/ ^1 K    return LcOut[0] * (MaxOut[0] - MinOut[0] + 1) + MinOut[0] + 1;
  192. ; `6 m5 v4 v0 B0 g* U( P* Z5 a
  193. ' u9 z: U, J! j: H( `8 {
  194. % n, o& S& U0 d( O9 D}5 S- t2 z. p  G8 H& r- T* ?\" C8 X
  195. void train()$ Y7 H+ u* i! N% K
  196. {
  197. 2 C  Y- P* N; ?$ T. J    int i, j, no = 0;) ^* \2 H. g9 c: l3 c+ p  ]
  198.     double e = 0;
  199. 2 d) B. e- c% a. H6 o0 X) i% p0 S    do{5 G0 G: _! C; {\" h6 Z( V3 g' d; m
  200.         e = 0;
  201. 6 k+ R% X$ G, w        for (i = 0; i < DATA; i++)
  202. + ?8 n, H, ]0 v# n: {( d; B        {- _# g' h1 Z6 l/ ]7 F. J
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