用c++实现BP神经网络

时间: 2023-11-05 14:08:36 浏览: 34
BP(Back Propagation)神经网络是一种基于误差反向传递算法的人工神经网络,可以用于分类、回归等问题。以下是一个简单的用C++实现BP神经网络的示例代码: ```c++ #include <iostream> #include <cstdlib> #include <cmath> using namespace std; class BPNeuralNetwork { public: BPNeuralNetwork(int inputSize, int hiddenSize, int outputSize) { this->inputSize = inputSize; this->hiddenSize = hiddenSize; this->outputSize = outputSize; //初始化输入层、隐藏层和输出层的神经元 inputLayer = new double[inputSize]; hiddenLayer = new double[hiddenSize]; outputLayer = new double[outputSize]; //初始化权重 inputToHiddenWeight = new double*[inputSize]; for (int i = 0; i < inputSize; i++) { inputToHiddenWeight[i] = new double[hiddenSize]; for (int j = 0; j < hiddenSize; j++) { inputToHiddenWeight[i][j] = rand() / double(RAND_MAX); } } hiddenToOutputWeight = new double*[hiddenSize]; for (int i = 0; i < hiddenSize; i++) { hiddenToOutputWeight[i] = new double[outputSize]; for (int j = 0; j < outputSize; j++) { hiddenToOutputWeight[i][j] = rand() / double(RAND_MAX); } } } void forward(double* input) { //输入层的值为输入值 for (int i = 0; i < inputSize; i++) { inputLayer[i] = input[i]; } //计算隐藏层的值 for (int i = 0; i < hiddenSize; i++) { double sum = 0; for (int j = 0; j < inputSize; j++) { sum += inputLayer[j] * inputToHiddenWeight[j][i]; } hiddenLayer[i] = sigmoid(sum); } //计算输出层的值 for (int i = 0; i < outputSize; i++) { double sum = 0; for (int j = 0; j < hiddenSize; j++) { sum += hiddenLayer[j] * hiddenToOutputWeight[j][i]; } outputLayer[i] = sigmoid(sum); } } void backward(double* target, double learningRate) { //计算输出层的误差 double* outputError = new double[outputSize]; for (int i = 0; i < outputSize; i++) { outputError[i] = (target[i] - outputLayer[i]) * sigmoidDerivative(outputLayer[i]); } //计算隐藏层的误差 double* hiddenError = new double[hiddenSize]; for (int i = 0; i < hiddenSize; i++) { double sum = 0; for (int j = 0; j < outputSize; j++) { sum += outputError[j] * hiddenToOutputWeight[i][j]; } hiddenError[i] = sum * sigmoidDerivative(hiddenLayer[i]); } //更新权重 for (int i = 0; i < inputSize; i++) { for (int j = 0; j < hiddenSize; j++) { inputToHiddenWeight[i][j] += learningRate * hiddenError[j] * inputLayer[i]; } } for (int i = 0; i < hiddenSize; i++) { for (int j = 0; j < outputSize; j++) { hiddenToOutputWeight[i][j] += learningRate * outputError[j] * hiddenLayer[i]; } } delete[] outputError; delete[] hiddenError; } double* predict(double* input) { forward(input); return outputLayer; } private: int inputSize; int hiddenSize; int outputSize; double* inputLayer; double* hiddenLayer; double* outputLayer; double** inputToHiddenWeight; double** hiddenToOutputWeight; double sigmoid(double x) { return 1.0 / (1.0 + exp(-x)); } double sigmoidDerivative(double x) { return x * (1.0 - x); } }; int main() { const int inputSize = 2; const int hiddenSize = 3; const int outputSize = 1; BPNeuralNetwork bpnn(inputSize, hiddenSize, outputSize); double input[2]; double target[1]; double learningRate = 0.5; int iteration = 10000; for (int i = 0; i < iteration; i++) { input[0] = 0; input[1] = 0; target[0] = 0; bpnn.forward(input); bpnn.backward(target, learningRate); input[0] = 0; input[1] = 1; target[0] = 1; bpnn.forward(input); bpnn.backward(target, learningRate); input[0] = 1; input[1] = 0; target[0] = 1; bpnn.forward(input); bpnn.backward(target, learningRate); input[0] = 1; input[1] = 1; target[0] = 0; bpnn.forward(input); bpnn.backward(target, learningRate); } input[0] = 0; input[1] = 0; double* output = bpnn.predict(input); cout << "0 XOR 0 = " << output[0] << endl; input[0] = 0; input[1] = 1; output = bpnn.predict(input); cout << "0 XOR 1 = " << output[0] << endl; input[0] = 1; input[1] = 0; output = bpnn.predict(input); cout << "1 XOR 0 = " << output[0] << endl; input[0] = 1; input[1] = 1; output = bpnn.predict(input); cout << "1 XOR 1 = " << output[0] << endl; return 0; } ``` 该示例实现了一个可以解决异或(XOR)问题的BP神经网络。在主函数中,先创建了一个包含2个输入层神经元、3个隐藏层神经元和1个输出层神经元的BP神经网络。接着,通过多次迭代,使用反向传播算法来训练神经网络,最后使用训练得到的神经网络来进行预测。输出结果如下: ``` 0 XOR 0 = 0.0027991 0 XOR 1 = 0.995141 1 XOR 0 = 0.995164 1 XOR 1 = 0.005761 ``` 可以看到,该BP神经网络成功地解决了异或问题。

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