用c语言写一个lstm预测的代码

时间: 2023-06-26 16:08:09 浏览: 85
LSTM(Long Short-Term Memory)是一种循环神经网络(RNN)的变体,常用于处理序列数据。下面是一个简单的C语言LSTM模型的代码示例,可以用于预测未来的序列数据。 首先,我们需要定义一些常量和超参数: ```c #define INPUT_SIZE 1 #define OUTPUT_SIZE 1 #define HIDDEN_SIZE 16 #define LEARNING_RATE 0.1 #define EPOCHS 1000 ``` 这里我们设置输入大小为1,输出大小为1,隐层大小为16,学习率为0.1,迭代次数为1000。 接下来,定义LSTM结构体: ```c typedef struct { double Wf[HIDDEN_SIZE][INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE]; double Wi[HIDDEN_SIZE][INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE]; double Wc[HIDDEN_SIZE][INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE]; double Wo[HIDDEN_SIZE][INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE]; double bf[HIDDEN_SIZE]; double bi[HIDDEN_SIZE]; double bc[HIDDEN_SIZE]; double bo[HIDDEN_SIZE]; double ct[HIDDEN_SIZE]; double ht[HIDDEN_SIZE]; } LSTM; ``` 其中,Wf、Wi、Wc、Wo是输入、遗忘、细胞状态和输出门的权重矩阵;bf、bi、bc、bo是对应的偏置向量;ct和ht为细胞状态和隐层状态。 接下来,定义一些辅助函数: ```c double sigmoid(double x) { return 1.0 / (1.0 + exp(-x)); } double tanh(double x) { return (exp(x) - exp(-x)) / (exp(x) + exp(-x)); } ``` 这里用到了sigmoid函数和tanh函数。 接下来,定义前向传播函数: ```c void forward(LSTM *lstm, double *x) { double xf[INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE]; for (int i = 0; i < INPUT_SIZE; i++) xf[i] = x[i]; for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) xf[INPUT_SIZE + i] = lstm->ht[i]; double ft[HIDDEN_SIZE], it[HIDDEN_SIZE], ct[HIDDEN_SIZE], ot[HIDDEN_SIZE], ct_new[HIDDEN_SIZE], ht_new[HIDDEN_SIZE]; for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { ft[i] = sigmoid(dot(lstm->Wf[i], xf, INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE) + lstm->bf[i]); it[i] = sigmoid(dot(lstm->Wi[i], xf, INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE) + lstm->bi[i]); ct[i] = tanh(dot(lstm->Wc[i], xf, INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE) + lstm->bc[i]); ct_new[i] = ft[i] * lstm->ct[i] + it[i] * ct[i]; ot[i] = sigmoid(dot(lstm->Wo[i], xf, INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE) + lstm->bo[i]); ht_new[i] = ot[i] * tanh(ct_new[i]); } for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { lstm->ct[i] = ct_new[i]; lstm->ht[i] = ht_new[i]; } } ``` 这里首先将输入和隐层状态串联起来形成一个新的向量xf。然后,根据LSTM的结构,分别计算输入门、遗忘门、细胞状态和输出门的值,最终得到新的细胞状态ct_new和隐层状态ht_new。 接下来,定义反向传播函数: ```c void backward(LSTM *lstm, double *x, double *y) { double xf[INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE]; for (int i = 0; i < INPUT_SIZE; i++) xf[i] = x[i]; for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) xf[INPUT_SIZE + i] = lstm->ht[i]; double ft[HIDDEN_SIZE], it[HIDDEN_SIZE], ct[HIDDEN_SIZE], ot[HIDDEN_SIZE], ct_new[HIDDEN_SIZE], ht_new[HIDDEN_SIZE]; double dht[HIDDEN_SIZE], dct[HIDDEN_SIZE]; double dWf[HIDDEN_SIZE][INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE], dWi[HIDDEN_SIZE][INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE], dWc[HIDDEN_SIZE][INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE], dWo[HIDDEN_SIZE][INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE]; double dbf[HIDDEN_SIZE], dbi[HIDDEN_SIZE], dbc[HIDDEN_SIZE], dbo[HIDDEN_SIZE]; for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { ft[i] = sigmoid(dot(lstm->Wf[i], xf, INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE) + lstm->bf[i]); it[i] = sigmoid(dot(lstm->Wi[i], xf, INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE) + lstm->bi[i]); ct[i] = tanh(dot(lstm->Wc[i], xf, INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE) + lstm->bc[i]); ct_new[i] = ft[i] * lstm->ct[i] + it[i] * ct[i]; ot[i] = sigmoid(dot(lstm->Wo[i], xf, INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE) + lstm->bo[i]); ht_new[i] = ot[i] * tanh(ct_new[i]); } for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) { double dht_total = 0; for (int j = 0; j < HIDDEN_SIZE; j++) dht_total += (ht_new[j] - y[i]) * ot[j] * (1 - tanh(ct_new[j]) * tanh(ct_new[j])) * lstm->Wc[j][INPUT_SIZE + i]; dht[i] = dht_total; } for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { double dct_total = 0; for (int j = 0; j < OUTPUT_SIZE; j++) dct_total += (ht_new[i] - y[j]) * ot[i] * (1 - tanh(ct_new[i]) * tanh(ct_new[i])) * lstm->Wo[i][INPUT_SIZE + j]; for (int j = 0; j < HIDDEN_SIZE; j++) dct_total += dct[j] * ft[i] * lstm->Wf[i][INPUT_SIZE + j]; dct[i] = dct_total; } for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE; j++) { dWf[i][j] = dct[i] * lstm->ct[i] * ft[i] * (1 - ft[i]) * xf[j]; dWi[i][j] = dct[i] * ct[i] * it[i] * (1 - it[i]) * xf[j]; dWc[i][j] = dct[i] * it[i] * (1 - ct[i] * ct[i]) * xf[j]; dWo[i][j] = dht[i] * tanh(ct_new[i]) * ot[i] * (1 - ot[i]) * xf[j]; } dbf[i] = dct[i] * lstm->ct[i] * ft[i] * (1 - ft[i]); dbi[i] = dct[i] * ct[i] * it[i] * (1 - it[i]); dbc[i] = dct[i] * it[i] * (1 - ct[i] * ct[i]); dbo[i] = dht[i] * tanh(ct_new[i]) * ot[i] * (1 - ot[i]); } for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < INPUT_SIZE + HIDDEN_SIZE; j++) { lstm->Wf[i][j] -= LEARNING_RATE * dWf[i][j]; lstm->Wi[i][j] -= LEARNING_RATE * dWi[i][j]; lstm->Wc[i][j] -= LEARNING_RATE * dWc[i][j]; lstm->Wo[i][j] -= LEARNING_RATE * dWo[i][j]; } lstm->bf[i] -= LEARNING_RATE * dbf[i]; lstm->bi[i] -= LEARNING_RATE * dbi[i]; lstm->bc[i] -= LEARNING_RATE * dbc[i]; lstm->bo[i] -= LEARNING_RATE * dbo[i]; } } ``` 这里首先进行一次前向传播,然后计算输出误差对隐层状态和细胞状态的偏导数。接下来,根据公式计算各个权重的偏导数和偏置的偏导数,并更新它们的值。 最后,定义训练函数: ```c void train(double *input, double *output) { LSTM lstm; init(&lstm); for (int epoch = 0; epoch < EPOCHS; epoch++) { for (int i = 0; i < INPUT_SIZE; i++) { double x[INPUT_SIZE], y[OUTPUT_SIZE]; x[0] = input[i]; y[0] = output[i]; forward(&lstm, x); backward(&lstm, x, y); } } } ``` 这里我们首先初始化LSTM模型,然后进行多次迭代,每次迭代都遍历整个输入序列,对每个输入输出对进行训练。 这就是一个简单的C语言LSTM模型的代码示例。需要注意的是,这个模型只处理输入大小为1的序列,如果需要处理更长的序列,需要相应地调整模型的参数。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

微信小程序-番茄时钟源码

微信小程序番茄时钟的源码,支持进一步的修改。番茄钟,指的是把工作任务分解成半小时左右,集中精力工作25分钟后休息5分钟,如此视作种一个“番茄”,而“番茄工作法”的流程能使下一个30分钟更有动力。
recommend-type

激光雷达专题研究:迈向高阶智能化关键,前瞻布局把握行业脉搏.pdf

电子元件 电子行业 行业分析 数据分析 数据报告 行业报告
recommend-type

安享智慧理财测试项目Mock服务代码

安享智慧理财测试项目Mock服务代码
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成

![实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/10eb2e6972b3b6086286fc64c0b3ee41.jpeg) # 1. 实时数据湖架构概述** 实时数据湖是一种现代数据管理架构,它允许企业以低延迟的方式收集、存储和处理大量数据。与传统数据仓库不同,实时数据湖不依赖于预先定义的模式,而是采用灵活的架构,可以处理各种数据类型和格式。这种架构为企业提供了以下优势: - **实时洞察:**实时数据湖允许企业访问最新的数据,从而做出更明智的决策。 - **数据民主化:**实时数据湖使各种利益相关者都可
recommend-type

解释minorization-maximization (MM) algorithm,并给出matlab代码编写的例子

Minorization-maximization (MM) algorithm是一种常用的优化算法,用于求解非凸问题或含有约束的优化问题。该算法的基本思想是通过构造一个凸下界函数来逼近原问题,然后通过求解凸下界函数的最优解来逼近原问题的最优解。具体步骤如下: 1. 初始化参数 $\theta_0$,设 $k=0$; 2. 构造一个凸下界函数 $Q(\theta|\theta_k)$,使其满足 $Q(\theta_k|\theta_k)=f(\theta_k)$; 3. 求解 $Q(\theta|\theta_k)$ 的最优值 $\theta_{k+1}=\arg\min_\theta Q(
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。
recommend-type

"互动学习:行动中的多样性与论文攻读经历"

多样性她- 事实上SCI NCES你的时间表ECOLEDO C Tora SC和NCESPOUR l’Ingén学习互动,互动学习以行动为中心的强化学习学会互动,互动学习,以行动为中心的强化学习计算机科学博士论文于2021年9月28日在Villeneuve d'Asq公开支持马修·瑟林评审团主席法布里斯·勒菲弗尔阿维尼翁大学教授论文指导奥利维尔·皮耶昆谷歌研究教授:智囊团论文联合主任菲利普·普雷教授,大学。里尔/CRISTAL/因里亚报告员奥利维耶·西格德索邦大学报告员卢多维奇·德诺耶教授,Facebook /索邦大学审查员越南圣迈IMT Atlantic高级讲师邀请弗洛里安·斯特鲁布博士,Deepmind对于那些及时看到自己错误的人...3谢谢你首先,我要感谢我的两位博士生导师Olivier和Philippe。奥利维尔,"站在巨人的肩膀上"这句话对你来说完全有意义了。从科学上讲,你知道在这篇论文的(许多)错误中,你是我可以依
recommend-type

实现实时监控告警系统:Kafka与Grafana整合

![实现实时监控告警系统:Kafka与Grafana整合](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X2pwZy9BVldpY3ladXVDbEZpY1pLWmw2bUVaWXFUcEdLT1VDdkxRSmQxZXB5R1lxaWNlUjA2c0hFek5Qc3FyRktudFF1VDMxQVl3QTRXV2lhSWFRMEFRc0I1cW1ZOGcvNjQw?x-oss-process=image/format,png) # 1.1 Kafka集群架构 Kafka集群由多个称为代理的服务器组成,这