//B-P算法對函數y=0.4sin(2*PI*x)+0.5的擬合
#include<iostream>


#include<math.h>

using namespace std; 

#define M 8 //隱節點個數

#define N 20 //學習樣本個數

#define PI 3.14159

//////////////////////////////////////////////////////////

static float x[N]; //x輸入

static float y[N]; //y輸出

static float t[N]; //t教師

static float h[M][N]; // 記錄隱單元的輸出

static float b[N]; //輸出誤差

static float b1[M][N]; //記錄隱單元誤差

float w1[M]={0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8}; //輸入與第一隱層的權

float w2[M]={0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1}; //第一隱層與輸出層的權

float q[M]={0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8}; //第一隱層的閾值

float p=0.3; //輸出層的閾值

float r=0.2; //步長

int n=0; //記錄訓練次數



float f(float u)

{

return 1/(1+exp(-u));

}



////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
float stdo(float t)
{
	return 0.4*sin(2*PI*t)+0.5;
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

float test(float t)
{
	float a[N];
	float r=0;
	for(int i = 0;i < M;i++)
   
		a[i] = f(w1[i]*t-q[i]);


for(int i=0;i< M;i++)

r+=w2[i]*a[i];

r=f(r-p);

return r;

}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//賦值函數

void fuzhi(void)

{

int k;

for(k=0;k<N;k++) x[k]=(float)k/20; // 輸入值

for(k=0;k<N;k++) {

t[k]=0.4*sin(2*PI*x[k])+0.5; //計算教師的值

cout<<"x["<<k<<"]"<<"的期望輸出是："<<t[k]<<endl; }

}

////////////////////////////////////////////////////////////

//計算隱單元輸出，輸出單元

void jisuan(void)

{

int i,j;

static float a[N]; //存放中間結果

for( i=0;i< M;i++)
for( j=0;j< N;j++)
h[i][j]=f(w1[i]*x[j]-q[i]); //計算隱單元輸出

for(j=0;j< N;j++) 
{

a[j]=0; //注意初值

for(i=0;i< M;i++)

a[j]+=w2[i]*h[i][j];

y[j]=f(a[j]-p);
}

}



///////////////////////////////////////////////////////////

//計算誤差

void wucha(void)

{

int i,j;

for( j=0;j< N;j++) b[j]=y[j]*(1-y[j])*(t[j]-y[j]); //輸出

for( i=0;i< M;i++) for(j=0;j< N;j++) b1[i][j]=b[j]*w2[i]*h[i][j]*(1-h[i][j]);//隱單元

}

//////////////////////////////////////////////////////////////

//權的修改

void xiugai(void)

{

float c,d; //臨時變量

int i,j;

for( i=0;i< M;i++) {

c=0;

for( j=0;j< N;j++) c+=b[j]*h[i][j];

w2[i]+=r*c;

}

c=0;

for(j=0;j< N;j++) c+=b[j]*(-1);

p+=c*r;

for(i=0;i< M;i++) {

c=0;

d=0;

for(j=0;j< N;j++) {

c+=b1[i][j]*x[j];

d+=b1[i][j]*(-1);

}

w1[i]+=r*c;

q[i]+=r*d;

}

}

////////////////////////////////////////////////////////////

//計算輸出的總誤差

float shuchu(void)

{

float E=0;

for(int j=0;j< N;j++) E+=(t[j]-y[j])*(t[j]-y[j]);

return E;

}

///////////////////////////////////////////////////////////

//主函數

int main()

{

char s;

float r;

float Ez;

fuzhi();

do{ 
	
++n;

jisuan();

wucha();

xiugai();

Ez=shuchu();


} while(Ez/2>0.001);

 for(int j=0;j< N;j++)  cout<<"y["<<j<<"]為："<<y[j]<<"對應的標準輸出為"<<t[j]<<endl;

while(1)
{

cout<<"是否繼續測試？(Y/N)：";
 cin>>s;
 if(s=='n'||s=='N') break;
 cout<<"請輸入任意的x："<<endl;
 cin>>r;
 cout<<r<<"對應的標準結果為："<<stdo(r)<<endl;
 cout<<r<<"BP網絡計算結果為："<<test(r)<<endl;

}

	 
	 
	 cin>>s;

	 return 0;

}