使用c语言实现手写数字识别的代码

时间: 2023-08-20 13:06:09 浏览: 53
手写数字识别的代码比较复杂,需要用到神经网络等机器学习算法,以下是一个简单的示例代码,用于演示基本的流程和思路: ```c // 定义神经网络模型 typedef struct { int n_input; // 输入层节点数 int n_hidden; // 隐藏层节点数 int n_output; // 输出层节点数 double **w_ih; // 输入层到隐藏层的权重 double **w_ho; // 隐藏层到输出层的权重 double *b_h; // 隐藏层的偏置 double *b_o; // 输出层的偏置 } NeuralNetwork; // 初始化神经网络 void nn_init(NeuralNetwork *nn, int n_input, int n_hidden, int n_output) { int i, j; nn->n_input = n_input; nn->n_hidden = n_hidden; nn->n_output = n_output; nn->w_ih = (double **)malloc(n_input * sizeof(double *)); nn->w_ho = (double **)malloc(n_hidden * sizeof(double *)); for (i = 0; i < n_input; i++) { nn->w_ih[i] = (double *)malloc(n_hidden * sizeof(double)); for (j = 0; j < n_hidden; j++) { nn->w_ih[i][j] = (double)rand() / RAND_MAX - 0.5; } } for (i = 0; i < n_hidden; i++) { nn->w_ho[i] = (double *)malloc(n_output * sizeof(double)); for (j = 0; j < n_output; j++) { nn->w_ho[i][j] = (double)rand() / RAND_MAX - 0.5; } } nn->b_h = (double *)malloc(n_hidden * sizeof(double)); nn->b_o = (double *)malloc(n_output * sizeof(double)); for (i = 0; i < n_hidden; i++) { nn->b_h[i] = (double)rand() / RAND_MAX - 0.5; } for (i = 0; i < n_output; i++) { nn->b_o[i] = (double)rand() / RAND_MAX - 0.5; } } // 前向传播 void nn_forward(NeuralNetwork *nn, double *input, double *output) { int i, j; double *hidden = (double *)malloc(nn->n_hidden * sizeof(double)); for (i = 0; i < nn->n_hidden; i++) { hidden[i] = 0.0; for (j = 0; j < nn->n_input; j++) { hidden[i] += input[j] * nn->w_ih[j][i]; } hidden[i] += nn->b_h[i]; hidden[i] = 1.0 / (1.0 + exp(-hidden[i])); } for (i = 0; i < nn->n_output; i++) { output[i] = 0.0; for (j = 0; j < nn->n_hidden; j++) { output[i] += hidden[j] * nn->w_ho[j][i]; } output[i] += nn->b_o[i]; output[i] = 1.0 / (1.0 + exp(-output[i])); } free(hidden); } // 训练神经网络 void nn_train(NeuralNetwork *nn, double **inputs, double **outputs, int n_samples, int n_epochs, double learning_rate) { int i, j, k, epoch, sample; double *input = (double *)malloc(nn->n_input * sizeof(double)); double *output = (double *)malloc(nn->n_output * sizeof(double)); double *error = (double *)malloc(nn->n_output * sizeof(double)); double *delta_o = (double *)malloc(nn->n_output * sizeof(double)); double *delta_h = (double *)malloc(nn->n_hidden * sizeof(double)); double **grad_ih = (double **)malloc(nn->n_input * sizeof(double *)); double **grad_ho = (double **)malloc(nn->n_hidden * sizeof(double *)); for (i = 0; i < nn->n_input; i++) { grad_ih[i] = (double *)malloc(nn->n_hidden * sizeof(double)); } for (i = 0; i < nn->n_hidden; i++) { grad_ho[i] = (double *)malloc(nn->n_output * sizeof(double)); } for (epoch = 0; epoch < n_epochs; epoch++) { for (sample = 0; sample < n_samples; sample++) { for (i = 0; i < nn->n_input; i++) { input[i] = inputs[sample][i]; } for (i = 0; i < nn->n_output; i++) { output[i] = outputs[sample][i]; } nn_forward(nn, input, output); for (i = 0; i < nn->n_output; i++) { error[i] = output[i] - outputs[sample][i]; delta_o[i] = error[i] * output[i] * (1.0 - output[i]); } for (i = 0; i < nn->n_hidden; i++) { delta_h[i] = 0.0; for (j = 0; j < nn->n_output; j++) { delta_h[i] += delta_o[j] * nn->w_ho[i][j]; } delta_h[i] *= nn->b_h[i] * (1.0 - nn->b_h[i]); } for (i = 0; i < nn->n_input; i++) { for (j = 0; j < nn->n_hidden; j++) { grad_ih[i][j] = input[i] * delta_h[j]; nn->w_ih[i][j] -= learning_rate * grad_ih[i][j]; } } for (i = 0; i < nn->n_hidden; i++) { for (j = 0; j < nn->n_output; j++) { grad_ho[i][j] = nn->b_h[i] * delta_o[j]; nn->w_ho[i][j] -= learning_rate * grad_ho[i][j]; } } for (i = 0; i < nn->n_hidden; i++) { nn->b_h[i] -= learning_rate * delta_h[i]; } for (i = 0; i < nn->n_output; i++) { nn->b_o[i] -= learning_rate * delta_o[i]; } } } free(input); free(output); free(error); free(delta_o); free(delta_h); for (i = 0; i < nn->n_input; i++) { free(grad_ih[i]); } for (i = 0; i < nn->n_hidden; i++) { free(grad_ho[i]); } free(grad_ih); free(grad_ho); } // 测试神经网络 void nn_test(NeuralNetwork *nn, double **inputs, double **outputs, int n_samples) { int i, j, correct = 0; double *input = (double *)malloc(nn->n_input * sizeof(double)); double *output = (double *)malloc(nn->n_output * sizeof(double)); for (i = 0; i < n_samples; i++) { for (j = 0; j < nn->n_input; j++) { input[j] = inputs[i][j]; } nn_forward(nn, input, output); int prediction = -1; double max_output = -1.0; for (j = 0; j < nn->n_output; j++) { if (output[j] > max_output) { prediction = j; max_output = output[j]; } } if (prediction == -1) { printf("Error: Prediction failed!\n"); return; } if (outputs[i][prediction] == 1.0) { correct++; } } printf("Accuracy: %.2f%%\n", (double)correct / n_samples * 100.0); free(input); free(output); } ``` 这段代码实现了一个简单的三层神经网络:输入层、隐藏层和输出层,使用反向传播算法进行训练和优化。具体的流程和算法细节可以参考代码中的注释。需要注意的是,这段代码仅作为示例,实际的手写数字识别任务需要更加复杂和精细的算法和实现。

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