写一个c++版本的BP神经网络案例

时间: 2023-09-19 19:05:47 浏览: 64
### 回答1: 我可以为你提供一个基于C语言的BP神经网络案例,它将模拟一个双层神经网络,它由输入层、隐藏层和输出层构成。输入层有3个神经元,隐藏层有4个神经元,输出层有3个神经元。它将采用随机梯度下降法来优化参数,以最小化损失函数。 ### 回答2: 下面是一个使用C语言实现的BP神经网络案例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define INPUT_SIZE 2 // 输入层神经元个数 #define HIDDEN_SIZE 4 // 隐含层神经元个数 #define OUTPUT_SIZE 1 // 输出层神经元个数 #define LEARNING_RATE 0.1 // 学习率 #define MAX_ITERATION 1000 // 最大迭代次数 // Sigmoid激活函数 double sigmoid(double x) { return 1 / (1 + exp(-x)); } // 计算神经网络的输出 void feedForward(double *input, double *weights_ih, double *weights_ho, double *hidden_activation, double *output_activation) { // 计算隐含层神经元的输出 for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { hidden_activation[i] = 0; for (int j = 0; j < INPUT_SIZE; j++) { hidden_activation[i] += input[j] * weights_ih[j * HIDDEN_SIZE + i]; } hidden_activation[i] = sigmoid(hidden_activation[i]); } // 计算输出层神经元的输出 for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) { output_activation[i] = 0; for (int j = 0; j < HIDDEN_SIZE; j++) { output_activation[i] += hidden_activation[j] * weights_ho[j * OUTPUT_SIZE + i]; } output_activation[i] = sigmoid(output_activation[i]); } } // 更新权值 void updateWeights(double *input, double *hidden_activation, double *output_activation, double *weights_ih, double *weights_ho, double *target) { double output_delta = (target[0] - output_activation[0]) * output_activation[0] * (1 - output_activation[0]); double hidden_delta[HIDDEN_SIZE]; // 更新隐含层到输出层的权值 for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { double delta = LEARNING_RATE * output_delta * hidden_activation[i]; weights_ho[i] += delta; } // 计算隐含层神经元的误差 for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { hidden_delta[i] = 0; for (int j = 0; j < OUTPUT_SIZE; j++) { hidden_delta[i] += output_delta * weights_ho[i * OUTPUT_SIZE + j]; } hidden_delta[i] *= hidden_activation[i] * (1 - hidden_activation[i]); } // 更新输入层到隐含层的权值 for (int i = 0; i < INPUT_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < HIDDEN_SIZE; j++) { double delta = LEARNING_RATE * hidden_delta[j] * input[i]; weights_ih[i * HIDDEN_SIZE + j] += delta; } } } int main() { // 初始化随机种子 srand((unsigned) time(NULL)); // 初始化输入数据和目标输出 double input_data[][2] = {{0, 0}, {0, 1}, {1, 0}, {1, 1}}; double target_data[][1] = {{0}, {1}, {1}, {0}}; // 初始化权值矩阵 double *weights_ih = (double *) malloc(INPUT_SIZE * HIDDEN_SIZE * sizeof(double)); double *weights_ho = (double *) malloc(HIDDEN_SIZE * OUTPUT_SIZE * sizeof(double)); for (int i = 0; i < INPUT_SIZE * HIDDEN_SIZE; i++) { weights_ih[i] = ((double) rand() / RAND_MAX - 0.5) * 2; } for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE * OUTPUT_SIZE; i++) { weights_ho[i] = ((double) rand() / RAND_MAX - 0.5) * 2; } // 训练神经网络 int iteration = 0; while (iteration < MAX_ITERATION) { for (int i = 0; i < 4; i++) { double *input = input_data[i]; double *target = target_data[i]; double hidden_activation[HIDDEN_SIZE]; double output_activation[OUTPUT_SIZE]; feedForward(input, weights_ih, weights_ho, hidden_activation, output_activation); updateWeights(input, hidden_activation, output_activation, weights_ih, weights_ho, target); } iteration++; } // 预测结果 for (int i = 0; i < 4; i++) { double *input = input_data[i]; double hidden_activation[HIDDEN_SIZE]; double output_activation[OUTPUT_SIZE]; feedForward(input, weights_ih, weights_ho, hidden_activation, output_activation); printf("Input: %.1lf %.1lf, Output: %.3lf\n", input[0], input[1], output_activation[0]); } free(weights_ih); free(weights_ho); return 0; } ``` 以上是一个简单的C语言版本的BP神经网络案例。该案例使用随机数初始化权值矩阵,并根据训练数据进行迭代训练,直到达到最大迭代次数。每次迭代中,会通过前向传播计算神经网络的输出,并根据误差来更新权值。最后,使用训练好的神经网络进行预测,并输出结果。 ### 回答3: 下面是一个简单的C语言版本的BP神经网络案例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> // 定义BP神经网络结构体 typedef struct { int input_num; // 输入层神经元数量 int hidden_num; // 隐含层神经元数量 int output_num; // 输出层神经元数量 double *input_layer; // 输入层神经元数据 double *hidden_layer; // 隐含层神经元数据 double *output_layer; // 输出层神经元数据 double **w1; // 输入层到隐含层之间的权重 double **w2; // 隐含层到输出层之间的权重 double *hidden_errors; // 隐含层误差 double *output_errors; // 输出层误差 } BP_Network; // 初始化BP神经网络结构体 void init_BPN(BP_Network *network) { int i, j; network->input_num = 2; network->hidden_num = 3; network->output_num = 1; network->input_layer = (double *)malloc(network->input_num * sizeof(double)); network->hidden_layer = (double *)malloc(network->hidden_num * sizeof(double)); network->output_layer = (double *)malloc(network->output_num * sizeof(double)); network->hidden_errors = (double *)malloc(network->hidden_num * sizeof(double)); network->output_errors = (double *)malloc(network->output_num * sizeof(double)); // 分配和初始化权重矩阵 network->w1 = (double **)malloc(network->input_num * sizeof(double *)); for (i = 0; i < network->input_num; i++) { network->w1[i] = (double *)malloc(network->hidden_num * sizeof(double)); for (j = 0; j < network->hidden_num; j++) { network->w1[i][j] = (double)rand() / RAND_MAX; } } network->w2 = (double **)malloc(network->hidden_num * sizeof(double *)); for (i = 0; i < network->hidden_num; i++) { network->w2[i] = (double *)malloc(network->output_num * sizeof(double)); for (j = 0; j < network->output_num; j++) { network->w2[i][j] = (double)rand() / RAND_MAX; } } } // BP神经网络的前向传播 void forward(BP_Network *network) { int i, j; double sum; // 更新隐含层的输出 for (i = 0; i < network->hidden_num; i++) { sum = 0.0; for (j = 0; j < network->input_num; j++) { sum += network->input_layer[j] * network->w1[j][i]; } network->hidden_layer[i] = 1.0 / (1.0 + exp(-sum)); } // 更新输出层的输出 for (i = 0; i < network->output_num; i++) { sum = 0.0; for (j = 0; j < network->hidden_num; j++) { sum += network->hidden_layer[j] * network->w2[j][i]; } network->output_layer[i] = 1.0 / (1.0 + exp(-sum)); } } // BP神经网络的反向传播 void backward(BP_Network *network, double *target) { int i, j; double sum; // 计算输出层误差 for (i = 0; i < network->output_num; i++) { network->output_errors[i] = network->output_layer[i] * (1 - network->output_layer[i]) * (target[i] - network->output_layer[i]); } // 计算隐含层误差 for (i = 0; i < network->hidden_num; i++) { sum = 0.0; for (j = 0; j < network->output_num; j++) { sum += network->output_errors[j] * network->w2[i][j]; } network->hidden_errors[i] = network->hidden_layer[i] * (1 - network->hidden_layer[i]) * sum; } // 更新权重矩阵w2 for (i = 0; i < network->hidden_num; i++) { for (j = 0; j < network->output_num; j++) { network->w2[i][j] += network->hidden_layer[i] * network->output_errors[j]; } } // 更新权重矩阵w1 for (i = 0; i < network->input_num; i++) { for (j = 0; j < network->hidden_num; j++) { network->w1[i][j] += network->input_layer[i] * network->hidden_errors[j]; } } } // 主函数 int main() { int i; double input[2]; double target[1]; BP_Network network; init_BPN(&network); // 训练BP神经网络 for (i = 0; i < 1000; i++) { input[0] = 0.0; input[1] = 0.0; target[0] = 0.0; network.input_layer = input; forward(&network); backward(&network, target); input[0] = 1.0; input[1] = 0.0; target[0] = 1.0; network.input_layer = input; forward(&network); backward(&network, target); input[0] = 0.0; input[1] = 1.0; target[0] = 1.0; network.input_layer = input; forward(&network); backward(&network, target); input[0] = 1.0; input[1] = 1.0; target[0] = 0.0; network.input_layer = input; forward(&network); backward(&network, target); } // 测试BP神经网络 input[0] = 1.0; input[1] = 0.0; network.input_layer = input; forward(&network); printf("输出结果: %lf\n", network.output_layer[0]); return 0; } ``` 这个案例实现了一个简单的使用BP神经网络解决异或问题的示例。训练数据集包括四个输入输出对,可以根据需要修改输入和输出数据。运行程序后,它将打印出测试输入 `[1.0, 0.0]` 对应的输出结果。

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