📄 file.java
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import java.io.*;
import java.util.Random;
class file
{
public static void main(String args[]) //主程序入口
{//读取学习数据
int row=0;
int inNum=0;
int hideNum=0;
int outNum=0;
int sampleNum=0;
int simNum=0;
int epochs=1000;
String str_p1="";
String str_t1="";
String str_p2="";
double p1[][]=new double[sampleNum][inNum];
double t1[][]=new double[sampleNum][outNum];
double p2[][]=new double[simNum][inNum];
try
{
FileInputStream file=null;
file=new FileInputStream("d:\\nndata.txt");
DataInputStream dis=null;
dis=new DataInputStream(file);
String line=dis.readLine();
row++;
while(line!=null)
{ //System.out.println(line);
if (line.indexOf("inNum:")>=0)
inNum=Integer.parseInt(line.substring(line.indexOf("inNum:")+6)); //得到输入接点数
//System.out.println("inNum=:"+inNum);
if (line.indexOf("hideNum:")>=0)
hideNum=Integer.parseInt(line.substring(line.indexOf("hideNum:")+8)); //得到隐含接点数
if (line.indexOf("outNum:")>=0)
outNum=Integer.parseInt(line.substring(line.indexOf("outNum:")+7)); //得到输出接点数
if (line.indexOf("sampleNum:")>=0)
sampleNum=Integer.parseInt(line.substring(line.indexOf("sampleNum:")+10)); //得到学习样本数
if (line.indexOf("simNum:")>=0)
simNum=Integer.parseInt(line.substring(line.indexOf("simNum:")+7)); //得到仿真样本数
if (line.indexOf("p1:")>=0)
str_p1+=line.substring(line.indexOf("p1:")+3);
if (line.indexOf("t1:")>=0)
str_t1+=line.substring(line.indexOf("t1:")+3);
if (line.indexOf("p2:")>=0)
str_p2+=line.substring(line.indexOf("p2:")+3);
row++;
line=dis.readLine();
}//end while
p1=LoadData.readarray(sampleNum,inNum,str_p1); //读取输入样本矩阵
t1=LoadData.readarray(sampleNum,outNum,str_t1); //读取输出样本矩阵
p2=LoadData.readarray(simNum,inNum,str_p2); //读取仿真样本矩阵
}//end try
catch(Exception e){System.out.println(e.getMessage());}
//*******************************************************
BpNet bpnet=new BpNet(inNum,hideNum,outNum);
for (int i=0;i<epochs;i++)
bpnet.train(p1,t1,sampleNum);//训练
//*****************************************/
double p21[]=new double[inNum];
double t2[]=new double[outNum];
for (int n=0;n<simNum;n++)
{
for(int i=0;i<inNum;i++)
{p21[i]=p2[n][i];//
System.out.println("p21="+p21[i]);
}//
t2=bpnet.sim(p21);
for(int i=0;i<outNum;i++)
System.out.println("out="+t2[i]);//
}//end for n
} //end main method
}//end class file
//读取数据到数组的函数
class LoadData
{
public static double[][] readarray(int r,int c,String str_array)
{
String str_flow=str_array;
String str_num="";
double array[][]=new double[r][c];
for(int i=0;i<r;i++)
for(int j=0;j<c;j++)
{ while ((str_flow.charAt(0)=='{' )||(str_flow.charAt(0)==',' )||(str_flow.charAt(0)=='}' ))
str_flow=str_flow.substring(1);
str_num="";
while ((str_flow.charAt(0)!='{' )&&(str_flow.charAt(0)!=',' )&&(str_flow.charAt(0)!='}' ))
{str_num+=str_flow.substring(0,1);
str_flow=str_flow.substring(1);
}
array[i][j]=Double.valueOf(str_num).doubleValue();
//System.out.println(String.valueOf(array[i][j]));
}//end for
return array;
}//end readdarray
}
class BpNet extends Object
{
int inNum; //输入接点数
int hideNum;//隐含接点数
int outNum; //输出接点数
Random R;
int epochs;
double x[]; //输入向量
double x1[];//隐含接点状态值
double x2[];//输出接点状态值
double o1[];
double o2[];
double w[][];//隐含接点权值
double w1[][];//输出接点权值
double rate_w; //权值学习率(输入层-隐含层)
double rate_w1;//权值学习率 (隐含层-输出层)
double rate_b1;//隐含层阀值学习率
double rate_b2;//输出层阀值学习率
double b1[];//隐含接点阀值
double b2[];//输出接点阀值
double pp[];
double qq[];
double yd[];
double e;
double in_rate;//输入归一化比例系数
public BpNet(int inNum,int hideNum,int outNum)
{
R=new Random();
this.epochs=500; //
this.inNum=inNum;
this.hideNum=hideNum;
this.outNum=outNum;
x=new double[inNum]; //输入向量
x1=new double[hideNum];//隐含接点状态值
x2=new double[outNum];//输出接点状态值
o1=new double[hideNum];
o2=new double[outNum];
w=new double[inNum][hideNum];//隐含接点权值
w1=new double[hideNum][outNum];//输出接点权值
b1=new double[hideNum];//隐含接点阀值
b2=new double[outNum];//输出接点阀值
pp=new double[hideNum];
qq=new double[outNum];
yd=new double[outNum];
for (int i=0;i<inNum;i++)
for (int j=0;j<hideNum;j++)
w[i][j]=R.nextDouble();
for (int i=0;i<hideNum;i++)
for (int j=0;j<outNum;j++)
w1[i][j]=R.nextDouble();
rate_w=0.05;//权值学习率(输入层-隐含层)
rate_w1=0.05;//权值学习率 (隐含层-输出层)
rate_b1=0.05;//隐含层阀值学习率
rate_b2=0.05;//输出层阀值学习率
e=0.0;
in_rate=1.0;//输入归一化系数
}
/**********************************/
/*****BP神经控制器算法训练函数*****/
public void train(double p[][],double t[][],int samplenum)
{ e=0.0;
double pmax=0.0;
for (int isamp=0;isamp<samplenum;isamp++){
for (int i=0;i<inNum;i++)
{if (Math.abs(p[isamp][i])>pmax)
pmax=Math.abs(p[isamp][i]);
}
for (int j=0;j<outNum;j++)
{if (Math.abs(t[isamp][j])>pmax)
pmax=Math.abs(t[isamp][j]);
}
}//end for isamp
in_rate=pmax;
for(int isamp=0;isamp<samplenum;isamp++)//循环训练一次样本
{
for(int i=0;i<inNum;i++)
x[i]=p[isamp][i]/in_rate;
for(int i=0;i<outNum;i++)
yd[i]=t[isamp][i]/in_rate;
//构造每个样本的输入和输出标准
for(int j=0;j<hideNum;j++)
{o1[j]=0.0;
for(int i=0;i<inNum;i++)
o1[j]=o1[j]+w[i][j]*x[i];
x1[j]=1.0/(1.+Math.exp(-o1[j]-b1[j]));
}
for(int k=0;k<outNum;k++)
{o2[k]=0.0;
for(int j=0;j<hideNum;j++)
o2[k]=o2[k]+w1[j][k]*x1[j];
x2[k]=1.0/(1.0+Math.exp(-o2[k]-b2[k]));
//x2[k]=o2[k]-b2[k];
}
for(int k=0;k<outNum;k++)
{qq[k]=(yd[k]-x2[k])*x2[k]*(1.-x2[k]);
e+=Math.abs(yd[k]-x2[k])*Math.abs(yd[k]-x2[k]);//计算均方差
for(int j=0;j<hideNum;j++)
w1[j][k]=w1[j][k]+rate_w1*qq[k]*x1[j];
}
for(int j=0;j<hideNum;j++)
{
pp[j]=0.0;
for(int k=0;k<outNum;k++)
pp[j]=pp[j]+qq[k]*w1[j][k];
pp[j]=pp[j]*x1[j]*(1.-x1[j]);
for(int i=0;i<inNum;i++)
w[i][j]=w[i][j]+rate_w*pp[j]*x[i];
}
for(int k=0;k<outNum;k++)
b2[k]=b2[k]+rate_b2*qq[k];
for(int j=0;j<hideNum;j++)
b1[j]=b1[j]+rate_b1*pp[j];
}//end isamp样本循环
e=Math.sqrt(e);
}//end train
/***************************************/
/*****BP神经控制器算法模拟计算函数*****/
public double[] sim(double psim[])
{
for(int i=0;i<inNum;i++)
x[i]=psim[i]/in_rate;
for(int j=0;j<hideNum;j++)
{o1[j]=0.0;
for(int i=0;i<inNum;i++)
o1[j]=o1[j]+w[i][j]*x[i];
x1[j]=1.0/(1.+Math.exp(-o1[j]-b1[j]));
}
for(int k=0;k<outNum;k++)
{o2[k]=0.0;
for(int j=0;j<hideNum;j++)
o2[k]=o2[k]+w1[j][k]*x1[j];
x2[k]=1.0/(1.0+Math.exp(-o2[k]-b2[k]));
//x2[k]=o2[k]-b2[k];
x2[k]=in_rate*x2[k]; }
return x2;
} //end sim
} //end bp class
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