神经网络优化计算C语言代码例子

时间: 2023-09-20 09:14:03 浏览: 54
以下是一个简单的神经网络优化计算的 C 语言代码例子: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> // 定义神经网络结构体 typedef struct { int num_inputs; // 输入层节点数 int num_hidden; // 隐藏层节点数 int num_outputs; // 输出层节点数 double *inputs; // 输入层节点值 double *hidden; // 隐藏层节点值 double *outputs; // 输出层节点值 double *weights1; // 输入层到隐藏层的权重矩阵 double *weights2; // 隐藏层到输出层的权重矩阵 } neural_network; // 定义激活函数 double sigmoid(double x) { return 1.0 / (1.0 + exp(-x)); } // 初始化神经网络 void init_network(neural_network *nn) { int i, j; // 分配内存空间 nn->inputs = (double*)malloc(nn->num_inputs * sizeof(double)); nn->hidden = (double*)malloc(nn->num_hidden * sizeof(double)); nn->outputs = (double*)malloc(nn->num_outputs * sizeof(double)); nn->weights1 = (double*)malloc(nn->num_inputs * nn->num_hidden * sizeof(double)); nn->weights2 = (double*)malloc(nn->num_hidden * nn->num_outputs * sizeof(double)); // 初始化权重矩阵 for (i = 0; i < nn->num_inputs; i++) { for (j = 0; j < nn->num_hidden; j++) { nn->weights1[i * nn->num_hidden + j] = (double)rand() / RAND_MAX - 0.5; } } for (i = 0; i < nn->num_hidden; i++) { for (j = 0; j < nn->num_outputs; j++) { nn->weights2[i * nn->num_outputs + j] = (double)rand() / RAND_MAX - 0.5; } } } // 计算神经网络输出 void forward(neural_network *nn) { int i, j; // 计算隐藏层节点值 for (i = 0; i < nn->num_hidden; i++) { nn->hidden[i] = 0.0; for (j = 0; j < nn->num_inputs; j++) { nn->hidden[i] += nn->inputs[j] * nn->weights1[j * nn->num_hidden + i]; } nn->hidden[i] = sigmoid(nn->hidden[i]); } // 计算输出层节点值 for (i = 0; i < nn->num_outputs; i++) { nn->outputs[i] = 0.0; for (j = 0; j < nn->num_hidden; j++) { nn->outputs[i] += nn->hidden[j] * nn->weights2[j * nn->num_outputs + i]; } nn->outputs[i] = sigmoid(nn->outputs[i]); } } // 反向传播算法 void backpropagation(neural_network *nn, double *targets, double learning_rate) { int i, j; // 计算输出层误差 double *output_deltas = (double*)malloc(nn->num_outputs * sizeof(double)); for (i = 0; i < nn->num_outputs; i++) { double error = targets[i] - nn->outputs[i]; output_deltas[i] = error * nn->outputs[i] * (1.0 - nn->outputs[i]); } // 计算隐藏层误差 double *hidden_deltas = (double*)malloc(nn->num_hidden * sizeof(double)); for (i = 0; i < nn->num_hidden; i++) { double error = 0.0; for (j = 0; j < nn->num_outputs; j++) { error += output_deltas[j] * nn->weights2[i * nn->num_outputs + j]; } hidden_deltas[i] = error * nn->hidden[i] * (1.0 - nn->hidden[i]); } // 更新权重矩阵 for (i = 0; i < nn->num_hidden; i++) { for (j = 0; j < nn->num_outputs; j++) { nn->weights2[i * nn->num_outputs + j] += learning_rate * output_deltas[j] * nn->hidden[i]; } } for (i = 0; i < nn->num_inputs; i++) { for (j = 0; j < nn->num_hidden; j++) { nn->weights1[i * nn->num_hidden + j] += learning_rate * hidden_deltas[j] * nn->inputs[i]; } } // 释放内存空间 free(output_deltas); free(hidden_deltas); } int main() { // 初始化随机数种子 srand(1); // 初始化神经网络 neural_network nn; nn.num_inputs = 2; nn.num_hidden = 3; nn.num_outputs = 1; init_network(&nn); // 定义训练数据集 double training_data[][3] = {{0, 0, 0}, {0, 1, 1}, {1, 0, 1}, {1, 1, 0}}; // 开始训练神经网络 int i, j, k; for (i = 0; i < 10000; i++) { for (j = 0; j < 4; j++) { nn.inputs[0] = training_data[j][0]; nn.inputs[1] = training_data[j][1]; forward(&nn); double targets[] = {training_data[j][2]}; backpropagation(&nn, targets, 0.1); } } // 测试神经网络 for (i = 0; i < 4; i++) { nn.inputs[0] = training_data[i][0]; nn.inputs[1] = training_data[i][1]; forward(&nn); printf("%f XOR %f = %f\n", nn.inputs[0], nn.inputs[1], nn.outputs[0]); } // 释放内存空间 free(nn.inputs); free(nn.hidden); free(nn.outputs); free(nn.weights1); free(nn.weights2); return 0; } ``` 该代码实现了一个简单的 XOR 问题的神经网络,并使用反向传播算法进行权重矩阵的优化。具体实现细节请参考代码注释。

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