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percettroni.h
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percettroni.h
@@ -6,28 +6,31 @@ char *file_pesi = "rete_pesi.bin";
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char *file_immagini = "mnist/t10k-images.idx3-ubyte";
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||||
char *file_label = "mnist/t10k-labels.idx1-ubyte";
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||||
//#include "mnist/mnist_manager.h"
|
||||
//#include "cifar_10/cifar10_manager.h"
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||||
#include "xor_manager.h"
|
||||
#include "mnist/mnist_manager.h"
|
||||
// #include "cifar_10/cifar10_manager.h"
|
||||
//#include "xor_manager.h"
|
||||
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||||
// Siccome il char è un byte che rappresenta il valore tra 0 e 255. Per evitare confusioni definisco il tipo "byte" come in Java
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typedef unsigned char byte;
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double LRE = 0.5;
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double LRE = 2;
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double soglia_sigmoide = 0.5;
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typedef struct {
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typedef struct
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{
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double *pesi;
|
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double bias;
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int size;
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} Percettrone;
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typedef struct {
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||||
typedef struct
|
||||
{
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Percettrone *percettroni;
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int size;
|
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} Layer;
|
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typedef struct {
|
||||
typedef struct
|
||||
{
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Layer *layers;
|
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int size;
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} ReteNeurale;
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||||
@@ -38,37 +41,34 @@ Percettrone inzializza_percettrone(int);
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||||
ReteNeurale inizializza_rete_neurale(int, int, int);
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||||
Layer inizializza_layer(int, int);
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||||
double sigmoide_byte(Percettrone, byte*, int);
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||||
double sigmoide_double(Percettrone, double*, int);
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||||
double *funzioni_attivazione_layer_byte(Layer, byte*);
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||||
double *funzioni_attivazione_layer_double(Layer, double*);
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||||
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||||
void correggi_layer_interni(ReteNeurale*, double**, double**);
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||||
void correggi_layer_input(Layer*, double**, double**, byte*, int);
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||||
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||||
void discesa_gradiente(ReteNeurale, double**, double**);
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||||
double calcola_gradiente_disceso(ReteNeurale, int, int, double**);
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||||
void correggi_pesi_percettrone_double(Percettrone*, int, double**, double);
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||||
void correggi_pesi_percettrone_byte(Percettrone*, Istanza, double, int);
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double sigmoide(Percettrone p, double*);
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double **elabora_sigmoidi(ReteNeurale, Istanza);
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||||
void discesa_gradiente(ReteNeurale, double **, double **);
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||||
double calcola_gradiente_disceso(ReteNeurale, int, int, double **);
|
||||
void correggi_pesi_percettrone_double(Percettrone *, int, double **, double);
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||||
void correggi_pesi_percettrone_byte(Percettrone *, Istanza, double, int);
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||||
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||||
int previsione(double);
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||||
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||||
void salvaReteNeurale(const char*, ReteNeurale*);
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||||
ReteNeurale *caricaReteNeurale(const char*);
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||||
void salvaReteNeurale(const char *, ReteNeurale *);
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||||
ReteNeurale *caricaReteNeurale(const char *);
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||||
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||||
//Questa funzione genera un valore reale random compreso nell'intervallo [-1, 1]
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||||
double randomico() {
|
||||
/*
|
||||
################# INIZIALIZZAZIONI ################################
|
||||
*/
|
||||
// Questa funzione genera un valore reale random compreso nell'intervallo [-1, 1]
|
||||
double randomico()
|
||||
{
|
||||
// Genero numeri nell'intervallo [-1,1]
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||||
return ((double)(rand() % 101 * 0.01 * 2 ) -1);
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||||
return ((double)(rand() % 101 * 0.01 * 2.0) -1.0);
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||||
}
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||||
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||||
//Questa funzione inizializza il percettrone allocando la memoria in base al numero dei pesi che voglio ed inizializza il loro valore usando randomico()
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||||
Percettrone inizializza_percettrone(int n_pesi) {
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||||
Percettrone inizializza_percettrone(int n_pesi)
|
||||
{
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||||
Percettrone p;
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||||
p.pesi = (double*) malloc(sizeof(double) * n_pesi);
|
||||
for(int i = 0; i < n_pesi; i++) {
|
||||
p.pesi = (double *)malloc(sizeof(double) * n_pesi);
|
||||
for (int i = 0; i < n_pesi; i++) {
|
||||
p.pesi[i] = randomico();
|
||||
//printf("peso[%d]: %f\n",i, p.pesi[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
p.bias = randomico();
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||||
@@ -78,41 +78,14 @@ Percettrone inizializza_percettrone(int n_pesi) {
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||||
return p;
|
||||
}
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||||
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||||
ReteNeurale inizializza_rete_neurale(int numero_layers, int numero_percettroni_iniziali, int numero_input) {
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||||
ReteNeurale r;
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||||
r.layers = (Layer*)malloc(sizeof(Layer) * numero_layers);
|
||||
r.size = numero_layers;
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||||
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||||
//Funzione esponenziale inversa layer 5
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||||
for (int livello = 0; livello < numero_layers; livello++) {
|
||||
double esponente = (double)livello / (double)numero_layers;
|
||||
double frazione = (double)1 / (double)numero_percettroni_iniziali;
|
||||
|
||||
int numero_percettroni_livello = (int)((double)numero_percettroni_iniziali * pow(frazione, esponente));
|
||||
if(livello == numero_layers -1)
|
||||
numero_percettroni_livello = 1;
|
||||
|
||||
//printf("esponente %f -> frazione: %f\n", esponente, frazione);
|
||||
printf("Layer %d -> percettroni: %d\n", livello, numero_percettroni_livello);
|
||||
|
||||
if(livello == 0)
|
||||
r.layers[livello] = inizializza_layer(numero_percettroni_livello, numero_input);
|
||||
else
|
||||
r.layers[livello] = inizializza_layer(numero_percettroni_livello, r.layers[livello-1].size);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return r;
|
||||
}
|
||||
|
||||
//Questa funzione serve ad inizializzare il singolo layer con il numero di percettroni che vogliamo
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||||
//Ogni percettrone a sua volta viene automaticamente inizializzato con il numero di pesi che vogliamo e coi valori di partenza
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||||
Layer inizializza_layer(int n_percettroni, int n_pesi) {
|
||||
Layer inizializza_layer(int n_percettroni, int n_pesi)
|
||||
{
|
||||
Layer layer;
|
||||
layer.percettroni = (Percettrone *)malloc(sizeof(Percettrone) * n_percettroni);
|
||||
|
||||
for(int i = 0; i < n_percettroni; i++) {
|
||||
for (int i = 0; i < n_percettroni; i++)
|
||||
{
|
||||
layer.percettroni[i] = inizializza_percettrone(n_pesi);
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
layer.size = n_percettroni;
|
||||
@@ -120,179 +93,173 @@ Layer inizializza_layer(int n_percettroni, int n_pesi) {
|
||||
return layer;
|
||||
}
|
||||
|
||||
//Questa funzione viene usata per il primo livello perchè ha un vettore di byte (unsigned char) in input
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||||
double sigmoide_byte(Percettrone p, byte *valori, int n_input) {
|
||||
|
||||
double sommatoria = 0.0;
|
||||
//printf("valori: [%d][%d]", valori[0], valori[1]);
|
||||
//printf("pesi: [%f][%f]", p.pesi[0], p.pesi[1]);
|
||||
ReteNeurale inizializza_rete_neurale(int numero_layers, int numero_percettroni_iniziali, int numero_input)
|
||||
{
|
||||
ReteNeurale r;
|
||||
r.layers = (Layer *)malloc(sizeof(Layer) * numero_layers);
|
||||
r.size = numero_layers;
|
||||
|
||||
for(int i = 0; i < n_input; i++) {
|
||||
sommatoria += (valori[i] * p.pesi[i]);
|
||||
// Funzione esponenziale inversa layer 5
|
||||
for (int livello = 0; livello < numero_layers; livello++)
|
||||
{
|
||||
double esponente = (double)livello / (double)numero_layers;
|
||||
double frazione = (double)1 / (double)numero_percettroni_iniziali;
|
||||
|
||||
int numero_percettroni_livello = (int)((double)numero_percettroni_iniziali * pow(frazione, esponente));
|
||||
if (livello == numero_layers - 1)
|
||||
numero_percettroni_livello = 1;
|
||||
|
||||
// printf("esponente %f -> frazione: %f\n", esponente, frazione);
|
||||
printf("Layer %d -> percettroni: %d\n", livello, numero_percettroni_livello);
|
||||
|
||||
if (livello == 0)
|
||||
r.layers[livello] = inizializza_layer(numero_percettroni_livello, numero_input);
|
||||
else
|
||||
r.layers[livello] = inizializza_layer(numero_percettroni_livello, r.layers[livello - 1].size);
|
||||
}
|
||||
//printf("sommatoria= %f\n", sommatoria);
|
||||
double funzione = sommatoria + p.bias;
|
||||
double potenza_e = exp(-funzione);
|
||||
//printf("potenza_e= %f\n", potenza_e);
|
||||
//formula sigmoide
|
||||
double risultato = 1 / ( 1 + potenza_e);
|
||||
//printf("risultato= %f\n", risultato);
|
||||
return risultato;
|
||||
|
||||
return r;
|
||||
}
|
||||
|
||||
//Questa funzione viene usata per gli altri livelli dove gli input sono double, ossia i valori della sigmoide dei livelli precedenti
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||||
double sigmoide_double(Percettrone p, double *valori, int n_input) {
|
||||
|
||||
/*
|
||||
################# PREVISIONI ################################
|
||||
*/
|
||||
|
||||
|
||||
double sigmoide(Percettrone p, double *valori)
|
||||
{
|
||||
double sommatoria = 0.0;
|
||||
for(int i = 0; i < n_input; i++) {
|
||||
for (int i = 0; i < p.size; i++) {
|
||||
sommatoria += (valori[i] * p.pesi[i]);
|
||||
//printf("valore [%f] peso[%f] ", valori[i], p.pesi[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
double funzione = sommatoria + p.bias;
|
||||
//printf("sommatoria= %f\n", sommatoria);
|
||||
double potenza_e = exp(-funzione);
|
||||
//printf("potenza_e= %f\n", potenza_e);
|
||||
//formula sigmoide
|
||||
double risultato = 1 / ( 1 + potenza_e);
|
||||
//printf("risultato= %f\n", risultato);
|
||||
sommatoria += p.bias;
|
||||
double risultato = 1.0 / (1.0 + exp(-sommatoria));
|
||||
//printf(" sommatoria %f -> %f\n",sommatoria, risultato);
|
||||
|
||||
return risultato;
|
||||
}
|
||||
|
||||
//Questa funzione calcola tutte le funzioni di attivazione dei percettroni del layer che prende dei byte come inputs
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||||
double *funzioni_attivazione_layer_byte(Layer layer, byte *inputs) {
|
||||
|
||||
double *funzioni = (double*)malloc(sizeof(double) * layer.size);
|
||||
|
||||
for(int i = 0; i < layer.size; i++) {
|
||||
funzioni[i] = sigmoide_byte(layer.percettroni[i], inputs, layer.percettroni[i].size);
|
||||
//printf("\tsigmoide layer input %f\n", funzioni[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return funzioni;
|
||||
}
|
||||
|
||||
//Questa funzione calcola tutte le funzioni di attivazione dei percettroni del layer che prende dei double come inputs (le sigmoidi del livello precedente)
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||||
double *funzioni_attivazione_layer_double(Layer layer, double *inputs) {
|
||||
|
||||
double *funzioni = (double*)malloc(sizeof(double) * layer.size);
|
||||
|
||||
for(int i = 0; i < layer.size; i++) {
|
||||
funzioni[i] = sigmoide_double(layer.percettroni[i], inputs, layer.percettroni[i].size);
|
||||
//printf("\tsigmoide layer %d: %f\n", i, funzioni[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return funzioni;
|
||||
}
|
||||
|
||||
//Questa funzione restituisce il valore 0,1 in base alla soglia di attivazione della funzione sigmoide
|
||||
int previsione(double valore) {
|
||||
if(valore >= soglia_sigmoide)
|
||||
int previsione(double valore)
|
||||
{
|
||||
if (valore >= soglia_sigmoide)
|
||||
return 1;
|
||||
else
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void discesa_gradiente(ReteNeurale rete, double **sigmoidi, double **gradienti)
|
||||
{
|
||||
//printf("Qui?\n");
|
||||
// For che scorre i layer dal penultimo al primo QUINI SIZE -2
|
||||
for (int indice_layer = rete.size - 2; indice_layer >= 0; indice_layer--)
|
||||
{
|
||||
//printf("layer: %d ", indice_layer);
|
||||
// printf("Mi trovo nel layer %d, ho %d percettroni\n", indice_layer, rete.layers[indice_layer].size);
|
||||
|
||||
// For che scorre i percettroni del layer partendo dal primo
|
||||
// Per ogni percettrone mi devo prendere il gradiente disceso dal livello sopra e moltiplicarlo per la derivata di attivazione
|
||||
for (int indice_percettrone = 0; indice_percettrone < rete.layers[indice_layer].size; indice_percettrone++)
|
||||
{
|
||||
//printf("percettrone: %d ", indice_percettrone);
|
||||
double derivata_attivazione = sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone] * (1.0 - sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone]);
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
//Questa funzione prende la matrice dei gradienti e la matrice delle sigmoidi per correggere tutti i layer tranne quello di ingresso
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||||
void correggi_layer_interni(ReteNeurale *rete, double **gradienti, double **sigmoidi) {
|
||||
|
||||
for(int indice_layer = rete->size-1; indice_layer > 0; indice_layer--) {
|
||||
for(int indice_percettrone = 0; indice_percettrone < rete->layers[indice_layer].size; indice_percettrone++) {//Numero percettroni
|
||||
|
||||
for(int indice_peso = 0; indice_peso < rete->layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone].size; indice_peso++) {//Numero pesi
|
||||
gradienti[indice_layer][indice_percettrone] = gradienti[rete->size-1][0] * (sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone] * (1 - sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone]));
|
||||
rete->layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone].pesi[indice_peso] += (gradienti[indice_layer][indice_percettrone] * LRE * sigmoidi[indice_layer-1][indice_percettrone]);
|
||||
//rete->layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone].pesi[indice_peso] += (gradienti[rete->size-1][0] * LRE * sigmoidi[indice_layer-1][indice_percettrone]);
|
||||
}
|
||||
rete->layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone].bias += (gradienti[indice_layer][indice_percettrone] * LRE);
|
||||
//printf("bias: %f\n", rete->layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone].bias);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
//Questa funzione prende tutti i parametri della precedente + gli input passati dal dataset per correggere il layer di ingresso
|
||||
void correggi_layer_input(Layer *layer, double **gradienti, double **sigmoidi, byte *inputs, int n_layers) {
|
||||
//L'indice del layer d'ingresso che prende byte per input
|
||||
int indice_layer = 0;
|
||||
for(int indice_percettrone = 0; indice_percettrone < layer->size; indice_percettrone++) {//Numero percettroni
|
||||
for(int indice_peso = 0; indice_peso < layer->percettroni->size; indice_peso++) { //Numero pesi
|
||||
|
||||
gradienti[indice_layer][indice_percettrone] = gradienti[n_layers-1][0] * (sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone] * (1 - sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone]));
|
||||
layer->percettroni[indice_percettrone].pesi[indice_peso] += (gradienti[indice_layer][indice_percettrone] * LRE * inputs[indice_peso]);
|
||||
//layer->percettroni[indice_percettrone].pesi[indice_peso] += (gradienti[n_layers-1][0] * LRE * inputs[indice_peso]);
|
||||
}
|
||||
layer->percettroni[indice_percettrone].bias += (gradienti[n_layers-1][0] * LRE);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
void discesa_gradiente(ReteNeurale rete, double **sigmoidi, double **gradienti) {
|
||||
//For che scorre i layer dal penultimo al primo QUINI SIZE -2
|
||||
for(int indice_layer = rete.size -2; indice_layer >= 0; indice_layer--) {
|
||||
//printf("Mi trovo nel layer %d, ho %d percettroni\n", indice_layer, rete.layers[indice_layer].size);
|
||||
|
||||
//For che scorre i percettroni del layer partendo dal primo
|
||||
//Per ogni percettrone mi devo prendere il gradiente disceso dal livello sopra e moltiplicarlo per la derivata di attivazione
|
||||
for(int indice_percettrone = 0; indice_percettrone < rete.layers[indice_layer].size; indice_percettrone++) {
|
||||
|
||||
double derivata_attivazione = sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone] * (1 - sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone]);
|
||||
|
||||
//Passo anche l'indice del percettrone perchè corrisponde all'indice del peso del livello sopra
|
||||
// Passo anche l'indice del percettrone perchè corrisponde all'indice del peso del livello sopra
|
||||
double gradiente_disceso = calcola_gradiente_disceso(rete, indice_layer + 1, indice_percettrone, gradienti);
|
||||
|
||||
|
||||
gradienti[indice_layer][indice_percettrone] = gradiente_disceso * derivata_attivazione;
|
||||
}
|
||||
//printf("\n");
|
||||
}
|
||||
//printf("Qui ?\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
double calcola_gradiente_disceso(ReteNeurale rete, int livello, int indice_peso, double **gradienti) {
|
||||
//printf("Qui ci arrivo\n");
|
||||
double calcola_gradiente_disceso(ReteNeurale rete, int livello, int indice_peso, double **gradienti)
|
||||
{
|
||||
// printf("Qui ci arrivo\n");
|
||||
double sommatoria = 0.0;
|
||||
//printf("Layer %d: N_percettroni: %d\n", livello, rete.layers[livello].size);
|
||||
//Calcolo la sommatoria dei gradienti dei percettroni per i pesi
|
||||
for(int indice_percettrone = 0; indice_percettrone < rete.layers[livello].size; indice_percettrone++) {
|
||||
// printf("Layer %d: N_percettroni: %d\n", livello, rete.layers[livello].size);
|
||||
// Calcolo la sommatoria dei gradienti dei percettroni per i pesi
|
||||
for (int indice_percettrone = 0; indice_percettrone < rete.layers[livello].size; indice_percettrone++)
|
||||
{
|
||||
sommatoria += (gradienti[livello][indice_peso] * rete.layers[livello].percettroni[indice_percettrone].pesi[indice_peso]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return sommatoria;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void correggi_pesi_percettrone_double(Percettrone *p, int layer, double **input, double gradiente_percettrone) {
|
||||
double **elabora_sigmoidi(ReteNeurale rete, Istanza istanza)
|
||||
{
|
||||
// sigmoidi è un array bidimensionale, la prima dimensione identifica il layer, la seconda il percettrone nel layer
|
||||
// sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone]
|
||||
double **sigmoidi = (double **)malloc(sizeof(double *) * rete.size);
|
||||
double *inputs = (double *)malloc(sizeof(double *) * N_INPUTS);
|
||||
for(int i = 0; i < N_INPUTS; i++) {
|
||||
inputs[i] = (double)istanza.dati[i];
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int indice_peso = 0; indice_peso < p->size; indice_peso++) {
|
||||
//Determino il gradiente del peso
|
||||
sigmoidi[0] = (double *)malloc(sizeof(double) * rete.layers[0].size);
|
||||
for(int indice_percettrone = 0; indice_percettrone < rete.layers[0].size; indice_percettrone ++) {
|
||||
sigmoidi[0][indice_percettrone] = sigmoide(rete.layers[0].percettroni[indice_percettrone], inputs);
|
||||
}
|
||||
|
||||
for(int indice_layer = 1; indice_layer < rete.size; indice_layer ++) {
|
||||
sigmoidi[indice_layer] = (double *)malloc(sizeof(double) * rete.layers[indice_layer].size);
|
||||
for(int indice_percettrone = 0; indice_percettrone < rete.layers[indice_layer].size; indice_percettrone ++) {
|
||||
sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone] = sigmoide(rete.layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone], sigmoidi[indice_layer-1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
return sigmoidi;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
/*
|
||||
################# CORREZIONI ################################
|
||||
*/
|
||||
|
||||
|
||||
void correggi_pesi_percettrone_double(Percettrone *p, int layer, double **input, double gradiente_percettrone)
|
||||
{
|
||||
|
||||
for (int indice_peso = 0; indice_peso < p->size; indice_peso++)
|
||||
{
|
||||
// Determino il gradiente del peso
|
||||
double gradiente_peso = gradiente_percettrone * input[layer - 1][indice_peso];
|
||||
|
||||
//Modifico il peso
|
||||
p->pesi[indice_peso] -= (gradiente_peso * LRE);
|
||||
// Modifico il peso
|
||||
p->pesi[indice_peso] += (gradiente_peso * LRE);
|
||||
}
|
||||
|
||||
p->bias -= (gradiente_percettrone * LRE);
|
||||
p->bias += (gradiente_percettrone * LRE);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void correggi_pesi_percettrone_byte(Percettrone *p, Istanza input, double gradiente_percettrone, int indice_percettrone) {
|
||||
for (int indice_peso = 0; indice_peso < p->size; indice_peso++) {
|
||||
//Determino il gradiente del peso
|
||||
void correggi_pesi_percettrone_byte(Percettrone *p, Istanza input, double gradiente_percettrone, int indice_percettrone)
|
||||
{
|
||||
for (int indice_peso = 0; indice_peso < p->size; indice_peso++)
|
||||
{
|
||||
// Determino il gradiente del peso
|
||||
double gradiente_peso = gradiente_percettrone * (double)input.dati[indice_peso];
|
||||
|
||||
//Modifico il peso Qui si impalla perchè per qualche ragione arriva size elevatissimo
|
||||
p->pesi[indice_peso] -= (gradiente_peso * LRE);
|
||||
|
||||
// Modifico il peso Qui si impalla perchè per qualche ragione arriva size elevatissimo
|
||||
p->pesi[indice_peso] += (gradiente_peso * LRE);
|
||||
}
|
||||
|
||||
p->bias -= (gradiente_percettrone * LRE);
|
||||
|
||||
p->bias += (gradiente_percettrone * LRE);
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
//Una volta finito il ciclo delle epoche viene salvato lo stato della rete neurale
|
||||
void salvaReteNeurale(const char *filename, ReteNeurale *rete) {
|
||||
|
||||
/*
|
||||
################# IMPORT EXPORT ################################
|
||||
*/
|
||||
void salvaReteNeurale(const char *filename, ReteNeurale *rete)
|
||||
{
|
||||
FILE *file = fopen(filename, "wb");
|
||||
if (!file) {
|
||||
if (!file)
|
||||
{
|
||||
perror("Errore nell'apertura del file");
|
||||
exit(EXIT_FAILURE);
|
||||
}
|
||||
@@ -301,12 +268,14 @@ void salvaReteNeurale(const char *filename, ReteNeurale *rete) {
|
||||
fwrite(&rete->size, sizeof(int), 1, file);
|
||||
|
||||
// Scrivi ogni layer
|
||||
for (int i = 0; i < rete->size; i++) {
|
||||
for (int i = 0; i < rete->size; i++)
|
||||
{
|
||||
Layer *layer = &rete->layers[i];
|
||||
fwrite(&layer->size, sizeof(int), 1, file);
|
||||
|
||||
// Scrivi ogni percettrone nel layer
|
||||
for (int j = 0; j < layer->size; j++) {
|
||||
for (int j = 0; j < layer->size; j++)
|
||||
{
|
||||
Percettrone *perc = &layer->percettroni[j];
|
||||
fwrite(&perc->size, sizeof(int), 1, file);
|
||||
fwrite(perc->pesi, sizeof(double), perc->size, file);
|
||||
@@ -317,17 +286,19 @@ void salvaReteNeurale(const char *filename, ReteNeurale *rete) {
|
||||
fclose(file);
|
||||
}
|
||||
|
||||
//Quando parte il programma carica lo stato della rete neurale dal file oppure inizializza una rete neurale con pesi random se il file non esiste
|
||||
ReteNeurale *caricaReteNeurale(const char *filename) {
|
||||
ReteNeurale *caricaReteNeurale(const char *filename)
|
||||
{
|
||||
FILE *file = fopen(filename, "rb");
|
||||
|
||||
if (!file) {
|
||||
if (!file)
|
||||
{
|
||||
perror("Errore nell'apertura del file");
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ReteNeurale *rete = malloc(sizeof(ReteNeurale));
|
||||
if (!rete) {
|
||||
if (!rete)
|
||||
{
|
||||
perror("Errore nell'allocazione della memoria");
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
@@ -335,27 +306,32 @@ ReteNeurale *caricaReteNeurale(const char *filename) {
|
||||
// Leggi il numero di layer
|
||||
fread(&rete->size, sizeof(int), 1, file);
|
||||
rete->layers = malloc(rete->size * sizeof(Layer));
|
||||
if (!rete->layers) {
|
||||
if (!rete->layers)
|
||||
{
|
||||
perror("Errore nell'allocazione della memoria");
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Leggi ogni layer
|
||||
for (int i = 0; i < rete->size; i++) {
|
||||
for (int i = 0; i < rete->size; i++)
|
||||
{
|
||||
Layer *layer = &rete->layers[i];
|
||||
fread(&layer->size, sizeof(int), 1, file);
|
||||
layer->percettroni = malloc(layer->size * sizeof(Percettrone));
|
||||
if (!layer->percettroni) {
|
||||
if (!layer->percettroni)
|
||||
{
|
||||
perror("Errore nell'allocazione della memoria");
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Leggi ogni percettrone nel layer
|
||||
for (int j = 0; j < layer->size; j++) {
|
||||
for (int j = 0; j < layer->size; j++)
|
||||
{
|
||||
Percettrone *perc = &layer->percettroni[j];
|
||||
fread(&perc->size, sizeof(int), 1, file);
|
||||
perc->pesi = malloc(perc->size * sizeof(double));
|
||||
if (!perc->pesi) {
|
||||
if (!perc->pesi)
|
||||
{
|
||||
perror("Errore nell'allocazione della memoria");
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
@@ -366,4 +342,130 @@ ReteNeurale *caricaReteNeurale(const char *filename) {
|
||||
|
||||
fclose(file);
|
||||
return rete;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
/* double sigmoide_byte(Percettrone, byte *, int);
|
||||
double sigmoide_double(Percettrone, double *, int);
|
||||
double *funzioni_attivazione_layer_byte(Layer, byte *);
|
||||
double *funzioni_attivazione_layer_double(Layer, double *); */
|
||||
/* void correggi_layer_interni(ReteNeurale *, double **, double **);
|
||||
void correggi_layer_input(Layer *, double **, double **, byte *, int); */
|
||||
/* // Questa funzione calcola tutte le funzioni di attivazione dei percettroni del layer che prende dei byte come inputs
|
||||
double *funzioni_attivazione_layer_byte(Layer layer, byte *inputs)
|
||||
{
|
||||
|
||||
double *funzioni = (double *)malloc(sizeof(double) * layer.size);
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < layer.size; i++)
|
||||
{
|
||||
funzioni[i] = sigmoide_byte(layer.percettroni[i], inputs, layer.percettroni[i].size);
|
||||
// printf("\tsigmoide layer input %f\n", funzioni[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return funzioni;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Questa funzione calcola tutte le funzioni di attivazione dei percettroni del layer che prende dei double come inputs (le sigmoidi del livello precedente)
|
||||
double *funzioni_attivazione_layer_double(Layer layer, double *inputs)
|
||||
{
|
||||
|
||||
double *funzioni = (double *)malloc(sizeof(double) * layer.size);
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < layer.size; i++)
|
||||
{
|
||||
funzioni[i] = sigmoide_double(layer.percettroni[i], inputs, layer.percettroni[i].size);
|
||||
// printf("\tsigmoide layer %d: %f\n", i, funzioni[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return funzioni;
|
||||
}
|
||||
*/
|
||||
/* // Questa funzione prende la matrice dei gradienti e la matrice delle sigmoidi per correggere tutti i layer tranne quello di ingresso
|
||||
void correggi_layer_interni(ReteNeurale *rete, double **gradienti, double **sigmoidi)
|
||||
{
|
||||
|
||||
for (int indice_layer = rete->size - 1; indice_layer > 0; indice_layer--)
|
||||
{
|
||||
for (int indice_percettrone = 0; indice_percettrone < rete->layers[indice_layer].size; indice_percettrone++)
|
||||
{ // Numero percettroni
|
||||
|
||||
for (int indice_peso = 0; indice_peso < rete->layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone].size; indice_peso++)
|
||||
{ // Numero pesi
|
||||
gradienti[indice_layer][indice_percettrone] = gradienti[rete->size - 1][0] * (sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone] * (1 - sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone]));
|
||||
rete->layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone].pesi[indice_peso] += (gradienti[indice_layer][indice_percettrone] * LRE * sigmoidi[indice_layer - 1][indice_percettrone]);
|
||||
// rete->layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone].pesi[indice_peso] += (gradienti[rete->size-1][0] * LRE * sigmoidi[indice_layer-1][indice_percettrone]);
|
||||
}
|
||||
rete->layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone].bias += (gradienti[indice_layer][indice_percettrone] * LRE);
|
||||
// printf("bias: %f\n", rete->layers[indice_layer].percettroni[indice_percettrone].bias);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// Questa funzione prende tutti i parametri della precedente + gli input passati dal dataset per correggere il layer di ingresso
|
||||
void correggi_layer_input(Layer *layer, double **gradienti, double **sigmoidi, byte *inputs, int n_layers)
|
||||
{
|
||||
// L'indice del layer d'ingresso che prende byte per input
|
||||
int indice_layer = 0;
|
||||
for (int indice_percettrone = 0; indice_percettrone < layer->size; indice_percettrone++)
|
||||
{ // Numero percettroni
|
||||
for (int indice_peso = 0; indice_peso < layer->percettroni->size; indice_peso++)
|
||||
{ // Numero pesi
|
||||
|
||||
gradienti[indice_layer][indice_percettrone] = gradienti[n_layers - 1][0] * (sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone] * (1 - sigmoidi[indice_layer][indice_percettrone]));
|
||||
layer->percettroni[indice_percettrone].pesi[indice_peso] += (gradienti[indice_layer][indice_percettrone] * LRE * inputs[indice_peso]);
|
||||
// layer->percettroni[indice_percettrone].pesi[indice_peso] += (gradienti[n_layers-1][0] * LRE * inputs[indice_peso]);
|
||||
}
|
||||
layer->percettroni[indice_percettrone].bias += (gradienti[n_layers - 1][0] * LRE);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
*/
|
||||
/*
|
||||
// Questa funzione viene usata per il primo livello perchè ha un vettore di byte (unsigned char) in input
|
||||
double sigmoide_byte(Percettrone p, byte *valori, int n_input)
|
||||
{
|
||||
|
||||
double sommatoria = 0.0;
|
||||
// printf("valori: [%d][%d]", valori[0], valori[1]);
|
||||
// printf("pesi: [%f][%f]", p.pesi[0], p.pesi[1]);
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_input; i++)
|
||||
{
|
||||
sommatoria += ((double)valori[i] * p.pesi[i]);
|
||||
}
|
||||
// printf("sommatoria= %f\n", sommatoria);
|
||||
double funzione = sommatoria + p.bias;
|
||||
double potenza_e = exp(-funzione);
|
||||
// printf("potenza_e= %f\n", potenza_e);
|
||||
// formula sigmoide
|
||||
double risultato = 1.0 / (1.0 + potenza_e);
|
||||
// printf("risultato= %f\n", risultato);
|
||||
return risultato;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Questa funzione viene usata per gli altri livelli dove gli input sono double, ossia i valori della sigmoide dei livelli precedenti
|
||||
double sigmoide_double(Percettrone p, double *valori, int n_input)
|
||||
{
|
||||
double sommatoria = 0.0;
|
||||
for (int i = 0; i < n_input; i++)
|
||||
{
|
||||
sommatoria += (valori[i] * p.pesi[i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
double funzione = sommatoria + p.bias;
|
||||
// printf("sommatoria= %f\n", sommatoria);
|
||||
double potenza_e = exp(-funzione);
|
||||
// printf("potenza_e= %f\n", potenza_e);
|
||||
// formula sigmoide
|
||||
double risultato = 1.0 / (1.0 + potenza_e);
|
||||
// printf("risultato= %f\n", risultato);
|
||||
|
||||
return risultato;
|
||||
}
|
||||
*/
|
||||
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