请使用Java代码写一个预测价格的BP神经网络算法代码,并将输出的值缩放回原始的量级范围

时间: 2024-03-13 11:43:51 浏览: 61
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基于BP神经网络实现电价预测附matlab代码

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以下是一个简单的Java代码实现BP神经网络算法预测价格,并将输出的值缩放回原始的量级范围: ```java import java.util.Random; public class BPNeuralNetwork { private int inputNum; // 输入层节点数 private int hiddenNum; // 隐藏层节点数 private int outputNum; // 输出层节点数 private double[][] inputHiddenWeight; // 输入层到隐藏层的权值矩阵 private double[][] hiddenOutputWeight; // 隐藏层到输出层的权值矩阵 private double[] hiddenThreshold; // 隐藏层阈值 private double[] outputThreshold; // 输出层阈值 private double[] hiddenValue; // 隐藏层节点输出值 private double[] outputValue; // 输出层节点输出值 private double[] hiddenError; // 隐藏层节点误差 private double[] outputError; // 输出层节点误差 private double learningRate = 0.1; // 学习率 private double momentum = 0.5; // 冲量 public BPNeuralNetwork(int inputNum, int hiddenNum, int outputNum) { this.inputNum = inputNum; this.hiddenNum = hiddenNum; this.outputNum = outputNum; inputHiddenWeight = new double[inputNum][hiddenNum]; hiddenOutputWeight = new double[hiddenNum][outputNum]; hiddenThreshold = new double[hiddenNum]; outputThreshold = new double[outputNum]; hiddenValue = new double[hiddenNum]; outputValue = new double[outputNum]; hiddenError = new double[hiddenNum]; outputError = new double[outputNum]; initWeights(); } private void initWeights() { // 初始化权值和阈值 Random rand = new Random(); for (int i = 0; i < inputNum; i++) { for (int j = 0; j < hiddenNum; j++) { inputHiddenWeight[i][j] = rand.nextDouble() - 0.5; // 随机初始化权值 } } for (int i = 0; i < hiddenNum; i++) { for (int j = 0; j < outputNum; j++) { hiddenOutputWeight[i][j] = rand.nextDouble() - 0.5; // 随机初始化权值 } hiddenThreshold[i] = rand.nextDouble() - 0.5; // 随机初始化阈值 } for (int i = 0; i < outputNum; i++) { outputThreshold[i] = rand.nextDouble() - 0.5; // 随机初始化阈值 } } private double sigmoid(double x) { // Sigmoid激活函数 return 1.0 / (1.0 + Math.exp(-x)); } private double[] predict(double[] input) { // 前向传播预测输出 for (int i = 0; i < hiddenNum; i++) { hiddenValue[i] = 0.0; for (int j = 0; j < inputNum; j++) { hiddenValue[i] += input[j] * inputHiddenWeight[j][i]; } hiddenValue[i] = sigmoid(hiddenValue[i] - hiddenThreshold[i]); } for (int i = 0; i < outputNum; i++) { outputValue[i] = 0.0; for (int j = 0; j < hiddenNum; j++) { outputValue[i] += hiddenValue[j] * hiddenOutputWeight[j][i]; } outputValue[i] = sigmoid(outputValue[i] - outputThreshold[i]); } return outputValue; } private void train(double[] input, double[] targetOutput) { // BP算法训练网络 predict(input); // 前向传播预测输出 for (int i = 0; i < outputNum; i++) { outputError[i] = (targetOutput[i] - outputValue[i]) * outputValue[i] * (1.0 - outputValue[i]); // 输出层误差 } for (int i = 0; i < hiddenNum; i++) { hiddenError[i] = 0.0; for (int j = 0; j < outputNum; j++) { hiddenError[i] += outputError[j] * hiddenOutputWeight[i][j]; } hiddenError[i] *= hiddenValue[i] * (1.0 - hiddenValue[i]); // 隐藏层误差 } for (int i = 0; i < hiddenNum; i++) { for (int j = 0; j < outputNum; j++) { double delta = learningRate * outputError[j] * hiddenValue[i] + momentum * hiddenOutputWeight[i][j]; hiddenOutputWeight[i][j] += delta; // 更新权值 } } for (int i = 0; i < inputNum; i++) { for (int j = 0; j < hiddenNum; j++) { double delta = learningRate * hiddenError[j] * input[i] + momentum * inputHiddenWeight[i][j]; inputHiddenWeight[i][j] += delta; // 更新权值 } } for (int i = 0; i < outputNum; i++) { outputThreshold[i] -= learningRate * outputError[i]; // 更新阈值 } for (int i = 0; i < hiddenNum; i++) { hiddenThreshold[i] -= learningRate * hiddenError[i]; // 更新阈值 } } public double[] scale(double[] input, double minValue, double maxValue) { // 缩放输入值到[0,1]范围内 double[] scaledInput = new double[inputNum]; for (int i = 0; i < inputNum; i++) { scaledInput[i] = (input[i] - minValue) / (maxValue - minValue); } return scaledInput; } public double[] unscale(double[] output, double minValue, double maxValue) { // 将输出值缩放回原始的量级范围 double[] unscaledOutput = new double[outputNum]; for (int i = 0; i < outputNum; i++) { unscaledOutput[i] = output[i] * (maxValue - minValue) + minValue; } return unscaledOutput; } } ``` 使用方法示例: ```java public class BPNeuralNetworkTest { public static void main(String[] args) { double[][] input = {{1.0, 2.0, 3.0}, {4.0, 5.0, 6.0}, {7.0, 8.0, 9.0}}; // 输入样本 double[] targetOutput = {10.0, 20.0, 30.0}; // 目标输出 BPNeuralNetwork net = new BPNeuralNetwork(3, 4, 1); // 创建BP神经网络 double minValue = 1.0; // 输入值最小值 double maxValue = 9.0; // 输入值最大值 for (int i = 0; i < 1000; i++) { // 训练网络 for (int j = 0; j < input.length; j++) { double[] scaledInput = net.scale(input[j], minValue, maxValue); // 缩放输入值到[0,1]范围内 double scaledTargetOutput = (targetOutput[j] - minValue) / (maxValue - minValue); // 缩放目标输出到[0,1]范围内 net.train(scaledInput, new double[]{scaledTargetOutput}); } } double[] testInput = {2.5, 4.5, 6.5}; // 测试输入 double[] scaledTestInput = net.scale(testInput, minValue, maxValue); // 缩放测试输入值到[0,1]范围内 double[] scaledTestOutput = net.predict(scaledTestInput); // 预测输出值 double[] testOutput = net.unscale(scaledTestOutput, minValue, maxValue); // 将输出值缩放回原始的量级范围 System.out.println(Arrays.toString(testOutput)); // 输出预测结果 } } ```
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