初探神经网络:QT下建立BP网络模型

环境：

主机:WIN7

开发环境:Qt

实现功能：

建立了细胞类以及BP网络类.BP神经网络为3层结构:输入层,隐藏层,输出层.

说明：

1.细胞模型

2.BP网络模型

3.输入层细胞阈值为0,输出层细胞权值为1.

4.隐藏层传递函数为f(x) = 1 / (1 + e(-x))

5.需要载入的权文件名为w.txt,放在运行目录下,格式为每个数字一行.输入顺序为输入层细胞所有权,隐藏层细胞所有权.

6.需要载入的权阈值文件名为threshold.txt,放在运行目录下,格式为每个数字一行.输入顺序为隐藏层细胞所有阈值,输出层细胞所有阈值.

7.供BP网络学习的文件名为study.txt,放在运行目录下,格式为每个数字一行.输入顺序为第1次所有输入层细胞的输入,第1次所有输出层细胞的输出,第2次...

8.权值和阈值可以用提供的随机函数生成,范围是-1至1

源代码:

public.h:细胞及BP网络类头文件

1. #ifndef PUBLIC_H   
2. #define PUBLIC_H   
3.   
4. //头文件   
5. #include <QWidget>   
6. #include "qdebug.h"   
7. #include "QFile"   
8.   
9. #include "math.h"   
10. #include <time.h>   
11.   
12. //宏定义   
13.   
14. //全局变量   
15.   
16. //数据结构   
17. //细胞   
18. class _Cell  
19. {  
20. private:  
21.     //输入数   
22.     int num_in;  
23.     //输出数   
24.     int num_out;  
25.     //输入   
26.     double *pt_in;  
27.     //输出   
28.     double *pt_out;  
29.     //输出,不加权   
30.     double out_no_w;  
31.     //权   
32.     double *pt_w;  
33.     //阈值   
34.     double threshold;  
35.     //传递函数类型   
36.     int type_fun;  
37.     //传递函数   
38.     double fun(double x);  
39. public:  
40.     //初始化   
41.     //num1:输入数   
42.     //num2:输出数   
43.     _Cell(int num1 = 0,int num2 = 0);  
44.     //设置输入数   
45.     void set_in_num(int num);  
46.     //设置输出数   
47.     void set_out_num(int num);  
48.     //返回输入数   
49.     int return_in_num();  
50.     //返回输出数   
51.     int return_out_num();  
52.     //返回权值   
53.     //num:指向的目标细胞   
54.     double return_w(int num);  
55.     //返回当前阈值   
56.     double return_threshold();  
57.     //返回输入   
58.     //num为第num个输入   
59.     double return_in(int num);  
60.     //设置输入   
61.     void set_in(double a,int num);  
62.     //设置阈值   
63.     void set_threshold(double a);  
64.     //设置权   
65.     void set_w(double a,int num);  
66.     //设置传递函数类型   
67.     void set_fun(int num);  
68.     //计算输出   
69.     void calc();  
70.     //返回输出   
71.     double output(int num);  
72.     //返回输出不加权   
73.     double output_no_w();  
74. };  
75.   
76. //BP网络   
77. class _BP_Net  
78. {  
79. private:  
80.     //输入层细胞数   
81.     int num_in_layer;  
82.     //隐藏层细胞数   
83.     int num_hide_layer;  
84.     //输出层细胞数   
85.     int num_out_layer;  
86.     //输入层细胞指针   
87.     _Cell *pt_in_layer_cell;  
88.     //隐藏层细胞指针   
89.     _Cell *pt_hide_layer_cell;  
90.     //输出层细胞指针   
91.     _Cell *pt_out_layer_cell;  
92.     //学习速率   
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.     //设置输入层细胞数   
98.     void set_num_in_layer(int num);  
99.     //设置隐藏层细胞数   
100.     void set_num_hide_layer(int num);  
101.     //设置输出层细胞数   
102.     void set_num_out_layer(int num);  
103.     //返回输入层细胞数   
104.     int return_num_in_layer();  
105.     //返回隐藏层细胞数   
106.     int return_num_hide_layer();  
107.     //返回输出层细胞数   
108.     int return_num_out_layer();  
109.     //返回权值   
110.     //i:层号,0输入层,1隐藏层,2输出层   
111.     //j:本层细胞号   
112.     //k:下一层细胞号   
113.     //失败返回-1   
114.     double return_w(int i,int j,int k);  
115.     //返回阈值   
116.     //i:层号,0输入层,1隐藏层,2输出层   
117.     //j:本层细胞号   
118.     //失败返回-1   
119.     double return_threshold(int i,int j);  
120.     //产生随机的权值,-1-1之间   
121.     void set_rand_w();  
122.     //产生随机的阈值,-1-1之间   
123.     void set_rand_threshold();  
124.     //设置输入层权值   
125.     //a:权值,i:细胞号,j:细胞对应输出   
126.     void set_in_layer_w(double a,int i,int j);  
127.     //设置隐藏层权值   
128.     //a:权值,i:细胞号,j:细胞对应输出   
129.     void set_hide_layer_w(double a,int i,int j);  
130.     //设置隐藏层阈值   
131.     //a:阈值,num:细胞号   
132.     void set_hide_layer_threshold(double a,int num);  
133.     //设置输出层阈值   
134.     //a:阈值,num:细胞号   
135.     void set_out_layer_threshold(double a,int num);  
136.     //设置学习速率   
137.     void set_g(double a);  
138.     //学习   
139.     //right为正确的值数组   
140.     void study(double *right);  
141.     //计算输出   
142.     void calc();  
143.     //返回输出   
144.     double output(int num);  
145.     //设置���入层细胞输入   
146.     void set_in(double a,int num);  
147. };  
148.   
149. //全局函数   
150. //初始化   
151. //归一化函数   
152. //dst:目标数据   
153. //min:最小值   
154. //max:最大值   
155. double mapminmax(double dst,double min,double max);  
156. //反归一化   
157. //dst:目标数据   
158. //min:最小值   
159. //max:最大值   
160. double premapminmax(double dst,double min,double max);  
161. //加载权值   
162. //dir:目录,bp_net:神经网络   
163. //成功返回1,失败返回-1   
164. int load_w(QString dir,_BP_Net *bp_net);  
165. //加载阈值   
166. //dir:目录,bp_net:神经网络   
167. //成功返回1,失败返回-1   
168. int load_threshold(QString dir,_BP_Net *bp_net);  
169. //写入权值   
170. //dir:目录,bp_net:神经网络   
171. //成功返回1,失败返回-1   
172. int write_w(QString dir,_BP_Net *bp_net);  
173. //写入阈值   
174. //dir:目录,bp_net:神经网络   
175. //成功返回1,失败返回-1   
176. int write_threshold(QString dir,_BP_Net *bp_net);  
177. //读取正确的值,并且学习   
178. //dir:目录,bp_net:神经网络   
179. //成功返回1,失败返回-1   
180. int study(QString dir,_BP_Net *bp_net);  
181.   
182. #endif // PUBLIC_H