降噪自编码器C语言实现

时间: 2024-04-14 08:22:33 浏览: 9
降噪自编码器是一种无监督学习算法,用于学习输入数据的低维表示。它通过在输入数据中引入噪声,并尝试从噪声数据中重构原始输入数据来训练模型。以下是一个简单的降噪自编码器的C语言实现示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define INPUT_SIZE 10 #define HIDDEN_SIZE 5 #define OUTPUT_SIZE 10 #define LEARNING_RATE 0.01 #define EPOCHS 1000 // 定义降噪自编码器的结构体 typedef struct { double input[INPUT_SIZE]; double hidden[HIDDEN_SIZE]; double output[OUTPUT_SIZE]; double weights_ih[INPUT_SIZE][HIDDEN_SIZE]; double weights_ho[HIDDEN_SIZE][OUTPUT_SIZE]; } Autoencoder; // 初始化降噪自编码器的权重 void initialize_weights(Autoencoder *ae) { for (int i = 0; i < INPUT_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < HIDDEN_SIZE; j++) { ae->weights_ih[i][j] = ((double)rand() / RAND_MAX) * 2 - 1; } } for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < OUTPUT_SIZE; j++) { ae->weights_ho[i][j] = ((double)rand() / RAND_MAX) * 2 - 1; } } } // 前向传播 void forward(Autoencoder *ae) { // 计算隐藏层输出 for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { double sum = 0.0; for (int j = 0; j < INPUT_SIZE; j++) { sum += ae->input[j] * ae->weights_ih[j][i]; } ae->hidden[i] = 1.0 / (1.0 + exp(-sum)); } // 计算输出层输出 for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) { double sum = 0.0; for (int j = 0; j < HIDDEN_SIZE; j++) { sum += ae->hidden[j] * ae->weights_ho[j][i]; } ae->output[i] = 1.0 / (1.0 + exp(-sum)); } } // 反向传播 void backward(Autoencoder *ae) { // 计算输出层误差 double output_errors[OUTPUT_SIZE]; for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) { output_errors[i] = ae->input[i] - ae->output[i]; } // 更新隐藏层到输出层的权重 for (int i = 0; i < HIDDEN_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < OUTPUT_SIZE; j++) { ae->weights_ho[i][j] += LEARNING_RATE * ae->hidden[i] * output_errors[j] * ae->output[j] * (1.0 - ae->output[j]); } } // 更新输入层到隐藏层的权重 for (int i = 0; i < INPUT_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < HIDDEN_SIZE; j++) { double sum = 0.0; for (int k = 0; k < OUTPUT_SIZE; k++) { sum += output_errors[k] * ae->weights_ho[j][k]; } ae->weights_ih[i][j] += LEARNING_RATE * ae->input[i] * ae->hidden[j] * (1.0 - ae->hidden[j]) * sum; } } } // 训练降噪自编码器 void train(Autoencoder *ae, double input_data[][INPUT_SIZE], int num_samples) { for (int epoch = 0; epoch < EPOCHS; epoch++) { for (int sample = 0; sample < num_samples; sample++) { // 添加噪声到输入数据 for (int i = 0; i < INPUT_SIZE; i++) { ae->input[i] = input_data[sample][i] + ((double)rand() / RAND_MAX) * 0.1 - 0.05; } // 执行前向传播和反向传播 forward(ae); backward(ae); } } } int main() { Autoencoder ae; initialize_weights(&ae); // 假设有一些输入数据用于训练 double input_data[][INPUT_SIZE] = { {0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0}, {1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1}, {0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0} }; int num_samples = sizeof(input_data) / sizeof(input_data[0]); // 训练降噪自编码器 train(&ae, input_data, num_samples); // 测试降噪自编码器 double test_input[INPUT_SIZE] = {0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0}; for (int i = 0; i < INPUT_SIZE; i++) { ae.input[i] = test_input[i]; } forward(&ae); // 打印输出结果 printf("Input: "); for (int i = 0; i < INPUT_SIZE; i++) { printf("%.2f ", ae.input[i]); } printf("\nOutput: "); for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) { printf("%.2f ", ae.output[i]); } printf("\n"); return 0; } ``` 这是一个简单的降噪自编码器的C语言实现示例,其中包括了初始化权重、前向传播、反向传播和训练过程。你可以根据自己的需求进行修改和扩展。希望对你有所帮助!

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