📄 神经网络bp.txt
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#if !defined(AFX_BPNET_H__7ACF7725_EE66_11D6_AAF0_00E04F29491B__INCLUDED_)
#define AFX_BPNET_H__7ACF7725_EE66_11D6_AAF0_00E04F29491B__INCLUDED_
#if _MSC_VER > 1000
#pragma once
#endif // _MSC_VER > 1000
// BpNet.h : header file
//
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// CBpNet window
#include<matlib.h>
class CBpNet : public CObject
{
// Construction
public:
CBpNet();
// Attributes
public:
// Operations
public:
// Overrides
// ClassWizard generated virtual function overrides
//{{AFX_VIRTUAL(CBpNet)
//}}AFX_VIRTUAL
// Implementation
public:
void Serialize( CArchive& ar );
void display(Mm data);
Mm scope(Mm mData);
long lEpochs;
double dblMse;
double dblError;
double randab(double a,double b);
void stop();
void learn();
bool SaveBpNet(CString &strNetName);
void LoadBpNet(CString &strNetName);
Mm simulate(Mm mData);
void Create(Mm mInputData,Mm mTarget,int iInput,int iHidden,int iOutput);
virtual ~CBpNet();
// Generated message map functions
protected:
//{{AFX_MSG(CBpNet)
// NOTE - the ClassWizard will add and remove member functions here.
//}}AFX_MSG
DECLARE_SERIAL(CBpNet)
public:
bool m_isOK;
void LoadPattern(Mm mIn,Mm mOut);
int iHidden;//隐层神经元个数
int iInput;//输入个数
int iOutput;//输出个数
protected:
Mm mInput;//单个样本输入数据
Mm mSampleInput;//全体样本输入数据
Mm mSampleTarget;//全体目标数据
Mm mHidden;//计算得到的隐层数据
Mm mOutput;//计算输出
Mm mWeighti;//输入-隐层权重
Mm mWeighto;//隐层-输出权重
Mm mChangei;//输入-隐层权重变化
Mm mChangeo;//隐层-输出权重变化
public:
Mm mInputNormFactor;//正规化因子,iInputx2
Mm mTargetNormFactor;//输出正规化因子,iOutputx2
protected:
Mm mThresholdi;//阙值
Mm mThresholdo;
Mm mOutputDeltas;//误差
Mm mHiddenDeltas;
protected:
bool m_IsStop;
double dblMomentumFactor;
double dblLearnRate1;
double dblLearnRate2;
void backward(int iSample);
void forward(int iSample);
void normalize();//将输入输出样本数据正规化处理
private:
double dblErr;
};
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//{{AFX_INSERT_LOCATION}}
// Microsoft Visual C++ will insert additional declarations immediately before
the previous line.
#endif // !defined(AFX_BPNET_H__7ACF7725_EE66_11D6_AAF0_00E04F29491B__INCLUDED
_)
// BpNet.cpp : implementation file
////////////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////////人工神经网络BP算法/////////////////////////////////
//1、动态改变学习速率
//2、加入动量项
//3、运用了Matcom4.5的矩阵运算库(可免费下载,头文件matlib.h),
// 方便矩阵运算,当然,也可自己写矩阵类
//4、可暂停运算
//5、可将网络以文件的形式保存、恢复
///////////////作者:同济大学材料学院 张纯禹//////////////////////
///////////////email:chunyu_79@hotmail.com//////////////////////////
///////////////QQ:53806186//////////////////////////////////////////
///////////////欢迎不断改进!欢迎讨论其他实用的算法!/////////////////
#include "BpNet.h"
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[] = __FILE__;
#endif
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// CBpNet
IMPLEMENT_SERIAL( CBpNet, CObject, 1 )
CBpNet::CBpNet()
{initM(MATCOM_VERSION);//启用矩阵运算库
}
CBpNet::~CBpNet()
{exitM();
delete this;
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// CBpNet message handlers
//创建新网络
void CBpNet::Create(Mm mInputData, Mm mTarget, int iInput, int iHidden, int iO
utput)
{ int i,j;
mSampleInput=zeros(mInput.rows(),mInput.cols());
mSampleTarget=zeros(mTarget.rows(),mTarget.cols());
mSampleInput=mInputData;
mSampleTarget=mTarget;
this->iInput=iInput;
this->iHidden=iHidden;
this->iOutput=iOutput;
//创建计算用的单个样本矩阵
mInput=zeros(1,this->iInput);
mHidden=zeros(1,this->iHidden);
mOutput=zeros(1,this->iOutput);
//创建权重矩阵,并赋初值
mWeighti=zeros(this->iInput,this->iHidden);
mWeighto=zeros(this->iHidden,this->iOutput);
//赋初值
for(i=1;i<=this->iInput;i++)
for(j=1;j<=this->iHidden;j++)
mWeighti.r(i,j)=randab(-1.0,1.0);
for(i=1;i<=this->iHidden;i++)
for(j=1;j<=this->iOutput;j++)
mWeighto.r(i,j)=randab(-1.0,1.0);
//创建阙值矩阵,并赋值
mThresholdi=zeros(1,this->iHidden);
for(i=1;i<=this->iHidden;i++)
mThresholdi.r(i)=randab(-1.0,1.0);
mThresholdo=zeros(1,this->iOutput);
for(i=1;i<=this->iOutput;i++)
mThresholdo.r(i)=randab(-1.0,1.0);
//创建权重变化矩阵
mChangei=zeros(this->iInput,this->iHidden);
mChangeo=zeros(this->iHidden,this->iOutput);
mInputNormFactor=zeros(iInput,2);
mTargetNormFactor=zeros(iOutput,2);
//误差矩阵
mOutputDeltas=zeros(iOutput);
mHiddenDeltas=zeros(iHidden);
//学习速率赋值
dblLearnRate1=0.5;
dblLearnRate2=0.5;
dblMomentumFactor=0.95;
m_isOK=false;
m_IsStop=false;
dblMse=1.0e-6;//误差限
dblError=1.0;
lEpochs=0;
}
//根据已有的网络进行预测
Mm CBpNet::simulate(Mm mData)
{int i,j;
Mm mResult;
Mm data=zeros(mData.rows(),mData.cols());
data=mData;
if(mData.cols()!=iInput)
{::MessageBox(NULL,"输入数据变量个数错误!","输入数据变量个数错误!",MB_OK);
return mResult;
}
mResult=zeros(data.rows(),iOutput);
//正规化数据
for(i=1;i<=data.rows();i++)
for(j=1;j<=data.cols();j++)
data.r(i,j)=(data.r(i,j)-mInputNormFactor.r(j,1))/(mInputNormFactor.r
(j,2)-mInputNormFactor.r(j,1));
//计算
int iSample;
Mm mInputdata,mHiddendata,mOutputdata;
mInputdata=zeros(1,iInput);
mHiddendata=zeros(1,iHidden);
mOutputdata=zeros(1,iOutput);
double sum=0.0;
for(iSample=1;iSample<=data.rows();iSample++){
//输入层数据
for(i=1;i<=iInput;i++)
mInputdata.r(i)=data.r(iSample,i);
//隐层数据
for(j=1;j<=iHidden;j++){
sum=0.0;
for(i=1;i<=iInput;i++)
sum+=mInputdata.r(i)*mWeighti.r(i,j);
sum-=mThresholdi.r(j);
mHiddendata.r(j)=1.0/(1.0+exp(-sum));
}
//输出数据
for(j=1;j<=iOutput;j++){
sum=0.0;
for(i=1;i<=iHidden;i++)
sum+=mHiddendata.r(i)*mWeighto.r(i,j);
sum-=mThresholdo.r(j);
mOutputdata.r(j)=1.0/(1.0+exp(-sum));
}
//转换
for(j=1;j<=iOutput;j++)
mResult.r(iSample,j)=mOutputdata.r(j)*(mTargetNormFactor.r(j,2)-mTarge
tNormFactor.r(j,1))+mTargetNormFactor.r(j,1);
}
return (mResult);
}
void CBpNet::LoadBpNet(CString &strNetName)
{CFile file;
if(file.Open(strNetName,CFile::modeRead)==0)
{MessageBox(NULL,"无法打开文件!","错误",MB_OK);
return;
}
else{
CArchive myar(&file,CArchive::load);
Serialize(myar);
myar.Close();
}
file.Close();
}
bool CBpNet::SaveBpNet(CString &strNetName)
{CFile file;
if(strNetName.GetLength()==0)
return(false);
if(file.Open(strNetName,CFile::modeCreate|CFile::modeWrite)==0)
{MessageBox(NULL,"无法创建文件!","错误",MB_OK);
return(false);
}
else{
CArchive myar(&file,CArchive::store);
Serialize(myar);
myar.Close();
}
file.Close();
return(true);
}
//网络学习
void CBpNet::learn()
{ int iSample=1;
double dblTotal;
MSG msg;
if(m_IsStop)
m_IsStop=false;
//数据正规化处理
normalize();
while(dblError>dblMse&&!m_IsStop){
dblTotal=0.0;
for(iSample=1;iSample<=mSampleInput.rows();iSample++){
forward(iSample);
backward(iSample);
dblTotal+=dblErr;//总误差
}
if(dblTotal/dblError>1.04){//动态改变学习速率
dblLearnRate1*=0.7;
dblLearnRate2*=0.7;
}
else{
dblLearnRate1*=1.05;
dblLearnRate2*=1.05;
}
lEpochs++;
dblError=dblTotal;
::PeekMessage(&msg,NULL,0,0,PM_REMOVE);
::DispatchMessage(&msg);
msg.message=-1;
::DispatchMessage(&msg);//这样可以消除屏闪和假死机
}
if(dblError<=dblMse)
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