初探神經網絡:QT下建立BP網絡模型

環境：

主機:WIN7

開發環境:Qt

實現功能：

建立了細胞類以及BP網絡類.BP神經網絡為3層結構:輸入層,隱藏層,輸出層.

說明：

1.細胞模型

2.BP網絡模型

3.輸入層細胞阈值為0,輸出層細胞權值為1.

4.隱藏層傳遞函數為f(x) = 1 / (1 + e(-x))

5.需要載入的權文件名為w.txt,放在運行目錄下,格式為每個數字一行.輸入順序為輸入層細胞所有權,隱藏層細胞所有權.

6.需要載入的權阈值文件名為threshold.txt,放在運行目錄下,格式為每個數字一行.輸入順序為隱藏層細胞所有阈值,輸出層細胞所有阈值.

7.供BP網絡學習的文件名為study.txt,放在運行目錄下,格式為每個數字一行.輸入順序為第1次所有輸入層細胞的輸入,第1次所有輸出層細胞的輸出,第2次...

8.權值和阈值可以用提供的隨機函數生成,范圍是-1至1

源代碼:

public.h:細胞及BP網絡類頭文件

1. #ifndef PUBLIC_H   
2. #define PUBLIC_H   
3.   
4. //頭文件   
5. #include <QWidget>   
6. #include "qdebug.h"   
7. #include "QFile"   
8.   
9. #include "math.h"   
10. #include <time.h>   
11.   
12. //宏定義   
13.   
14. //全局變量   
15.   
16. //數據結構   
17. //細胞   
18. class _Cell  
19. {  
20. private:  
21.     //輸入數   
22.     int num_in;  
23.     //輸出數   
24.     int num_out;  
25.     //輸入   
26.     double *pt_in;  
27.     //輸出   
28.     double *pt_out;  
29.     //輸出,不加權   
30.     double out_no_w;  
31.     //權   
32.     double *pt_w;  
33.     //阈值   
34.     double threshold;  
35.     //傳遞函數類型   
36.     int type_fun;  
37.     //傳遞函數   
38.     double fun(double x);  
39. public:  
40.     //初始化   
41.     //num1:輸入數   
42.     //num2:輸出數   
43.     _Cell(int num1 = 0,int num2 = 0);  
44.     //設置輸入數   
45.     void set_in_num(int num);  
46.     //設置輸出數   
47.     void set_out_num(int num);  
48.     //返回輸入數   
49.     int return_in_num();  
50.     //返回輸出數   
51.     int return_out_num();  
52.     //返回權值   
53.     //num:指向的目標細胞   
54.     double return_w(int num);  
55.     //返回當前阈值   
56.     double return_threshold();  
57.     //返回輸入   
58.     //num為第num個輸入   
59.     double return_in(int num);  
60.     //設置輸入   
61.     void set_in(double a,int num);  
62.     //設置阈值   
63.     void set_threshold(double a);  
64.     //設置權   
65.     void set_w(double a,int num);  
66.     //設置傳遞函數類型   
67.     void set_fun(int num);  
68.     //計算輸出   
69.     void calc();  
70.     //返回輸出   
71.     double output(int num);  
72.     //返回輸出不加權   
73.     double output_no_w();  
74. };  
75.   
76. //BP網絡   
77. class _BP_Net  
78. {  
79. private:  
80.     //輸入層細胞數   
81.     int num_in_layer;  
82.     //隱藏層細胞數   
83.     int num_hide_layer;  
84.     //輸出層細胞數   
85.     int num_out_layer;  
86.     //輸入層細胞指針   
87.     _Cell *pt_in_layer_cell;  
88.     //隱藏層細胞指針   
89.     _Cell *pt_hide_layer_cell;  
90.     //輸出層細胞指針   
91.     _Cell *pt_out_layer_cell;  
92.     //學習速率   
93.     double g;  
94. public:  
95.     //初始化   
96.     _BP_Net(int num_in = 0,int num_hide = 0,int num_out = 0);  
97.     //設置輸入層細胞數   
98.     void set_num_in_layer(int num);  
99.     //設置隱藏層細胞數   
100.     void set_num_hide_layer(int num);  
101.     //設置輸出層細胞數   
102.     void set_num_out_layer(int num);  
103.     //返回輸入層細胞數   
104.     int return_num_in_layer();  
105.     //返回隱藏層細胞數   
106.     int return_num_hide_layer();  
107.     //返回輸出層細胞數   
108.     int return_num_out_layer();  
109.     //返回權值   
110.     //i:層號,0輸入層,1隱藏層,2輸出層   
111.     //j:本層細胞號   
112.     //k:下一層細胞號   
113.     //失敗返回-1   
114.     double return_w(int i,int j,int k);  
115.     //返回阈值   
116.     //i:層號,0輸入層,1隱藏層,2輸出層   
117.     //j:本層細胞號   
118.     //失敗返回-1   
119.     double return_threshold(int i,int j);  
120.     //產生隨機的權值,-1-1之間   
121.     void set_rand_w();  
122.     //產生隨機的阈值,-1-1之間   
123.     void set_rand_threshold();  
124.     //設置輸入層權值   
125.     //a:權值,i:細胞號,j:細胞對應輸出   
126.     void set_in_layer_w(double a,int i,int j);  
127.     //設置隱藏層權值   
128.     //a:權值,i:細胞號,j:細胞對應輸出   
129.     void set_hide_layer_w(double a,int i,int j);  
130.     //設置隱藏層阈值   
131.     //a:阈值,num:細胞號   
132.     void set_hide_layer_threshold(double a,int num);  
133.     //設置輸出層阈值   
134.     //a:阈值,num:細胞號   
135.     void set_out_layer_threshold(double a,int num);  
136.     //設置學習速率   
137.     void set_g(double a);  
138.     //學習   
139.     //right為正確的值數組   
140.     void study(double *right);  
141.     //計算輸出   
142.     void calc();  
143.     //返回輸出   
144.     double output(int num);  
145.     //設置輸入層細胞輸入   
146.     void set_in(double a,int num);  
147. };  
148.   
149. //全局函數   
150. //初始化   
151. //歸一化函數   
152. //dst:目標數據   
153. //min:最小值   
154. //max:最大值   
155. double mapminmax(double dst,double min,double max);  
156. //反歸一化   
157. //dst:目標數據   
158. //min:最小值   
159. //max:最大值   
160. double premapminmax(double dst,double min,double max);  
161. //加載權值   
162. //dir:目錄,bp_net:神經網絡   
163. //成功返回1,失敗返回-1   
164. int load_w(QString dir,_BP_Net *bp_net);  
165. //加載阈值   
166. //dir:目錄,bp_net:神經網絡   
167. //成功返回1,失敗返回-1   
168. int load_threshold(QString dir,_BP_Net *bp_net);  
169. //寫入權值   
170. //dir:目錄,bp_net:神經網絡   
171. //成功返回1,失敗返回-1   
172. int write_w(QString dir,_BP_Net *bp_net);  
173. //寫入阈值   
174. //dir:目錄,bp_net:神經網絡   
175. //成功返回1,失敗返回-1   
176. int write_threshold(QString dir,_BP_Net *bp_net);  
177. //讀取正確的值,並且學習   
178. //dir:目錄,bp_net:神經網絡   
179. //成功返回1,失敗返回-1   
180. int study(QString dir,_BP_Net *bp_net);  
181.   
182. #endif // PUBLIC_H