import java.util.Random;
public 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];
}
//System.out.println("ok1");
for(int k=0;k<outNum;k++)
{qq[k]=(yd[k]-x2[k])*x2[k]*(1.-x2[k]);
//qq[k]=(yd[k]-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
BpNet.rar_BP JAVA 预测_BP预测_神经网络预测
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2022-09-24
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邓凌佳
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