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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <unistd.h>
#include <termios.h>
#define maxCapas 5 // Maximo numero de capas del perceptron
#define maxNeuronas 5 // Maximo numero de neuronas por capa
#define maxElems 5 // Maximo numero de entradas
int capacont;
// Capa de un perceptron
struct capa{
float matrizPesos[maxElems][maxNeuronas];
float umbral[maxNeuronas];
float entrada[maxElems];
float salida[maxElems];
int numNeuronas;
};
// Perceptron completo
struct perceptron{
struct capa capas[maxCapas];
int numCapas,numEntradas;
FILE *entrada;
}per;
void getch();
float f(float x);
void multiplica(struct perceptron *, int);
void restaVector(struct perceptron *, int);
void configuracion(struct perceptron *);
void entrada(struct perceptron *, int *, int);
/*CONFIGURACION actual
*
* Numero de capas: 2
* Numero de entradas: 2
* Numero de neuronas capa 0: 2
* Matriz de pesos capa 0 (2x2): 1 1 1 1
* Vector de umbral capa 0: 0.5 0.5
* Numero de neuronas capa 1: 1
* Matriz de pesos capa 1 (2x1): 1 -2
* Vector de umbral capa 1: 0.5
*
*/
int main()
{
printf("\n \t\t\t\t::PERCEPTRON MULTICAPA::\n");
configuracion(&per);
printf("\nEjecucion del Perceptron\n========================\n");
if((per.entrada = fopen("entrada", "r")) == NULL){
printf("\nError al abrir el fichero de entrada . . .\n");
}else{ // Abierto fichero de entrada correctamente
int fin = 0, primera = 1, ultima = 0;
capacont = 0;
do{
if(primera) // Primera entrada
entrada(&per, &fin, capacont);
else if(capacont == (per.numCapas - 1)){ // Si termina sigue con siguiente entrada
ultima=1;
for(int i = 0; i < per.capas[capacont - 1].numNeuronas; i++) // Entrada capa siguiente=Salida capa anterior
per.capas[capacont].entrada[i] = per.capas[capacont - 1].salida[i];
}else{
for(int i = 0; i < per.capas[capacont - 1].numNeuronas; i++) // Entrada capa siguiente=Salida capa anterior
per.capas[capacont].entrada[i] = per.capas[capacont - 1].salida[i];
}
// Si todavia quedan entradas
if(fin != EOF){
if(primera){ // Si es primera entrada
switch(per.numEntradas){ // Mostrar entrada
case 1: printf("Entrada: (%.2f) ->",per.capas[capacont].entrada[0]);
break;
case 2: printf("Entrada: (%.2f, %.2f) ->",per.capas[capacont].entrada[0],per.capas[capacont].entrada[1]);
break;
case 3: printf("Entrada: (%.2f, %.2f, %.2f) ->",per.capas[capacont].entrada[0],per.capas[capacont].entrada[1],per.capas[capacont].entrada[2]);
break;
case 4: printf("Entrada: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f) ->",per.capas[capacont].entrada[0],per.capas[capacont].entrada[1],per.capas[capacont].entrada[2],per.capas[capacont].entrada[3]);
break;
case 5: printf("Entrada: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f, %.2f) ->",per.capas[capacont].entrada[0],per.capas[capacont].entrada[1],per.capas[capacont].entrada[2],per.capas[capacont].entrada[3],per.capas[capacont].entrada[4]);
break;
default: printf("\n\n**Error al mostrar entradas, numEntradas != { 1 || 2 || 3 || 4 || 5 } . . .\n\n");
break;
}
}
// Multiplicar matriz de pesos por entradas
multiplica(&per, capacont);
// Resta umbral a la salida anterior
restaVector(&per, capacont);
// Aplicacion de funcion F a salida anterior
for(int i = 0; i < per.capas[capacont].numNeuronas; i++)
per.capas[capacont].salida[i] = f(per.capas[capacont].salida[i]);
// Si estamos en ultima entrada
if(ultima){
switch(per.capas[capacont].numNeuronas){ // Mostrar salida
case 1: printf(" Salida: (%f)\n",per.capas[capacont].salida[0]);
break;
case 2: printf(" Salida: (%f, %f)\n",per.capas[capacont].salida[0],per.capas[capacont].salida[1]);
break;
case 3: printf(" Salida: (%f, %f, %f)\n",per.capas[capacont].salida[0],per.capas[capacont].salida[1],per.capas[capacont].salida[2]);
break;
case 4: printf(" Salida: (%f, %f, %f, %f)\n",per.capas[capacont].salida[0],per.capas[capacont].salida[1],per.capas[capacont].salida[2],per.capas[capacont].salida[3]);
break;
case 5: printf(" Salida: (%f, %f, %f, %f, %f)\n",per.capas[capacont].salida[0],per.capas[capacont].salida[1],per.capas[capacont].salida[2],per.capas[capacont].salida[3],per.capas[capacont].salida[4]);
break;
default: printf("\n\n**Error al mostrar salidas, numNeuronas != { 1 || 2 || 3 || 4 || 5 } . . .\n\n");
break;
}
}
// Reiniciar control
if(primera){
primera = 0; // Siguiente capa ya no es primera entrada
capacont++;
}else if(ultima){
primera = 1; // Para leer nueva entrada
ultima = 0; // Ya no es ultima es primera entrada
capacont = 0; // Comienza de nuevo con la capa 0
}else
capacont++; // Siguiente capa
}else // Se acabaron las entradas
printf("\nEjecucion para todas las entradas terminada con exito.\n");
}while(capacont < per.numCapas && fin != EOF);
}
// Cerrar fichero entradas
fclose(per.entrada);
return 0;
}
// Funcion F: f(x) = 1 / (1 + e^(-20*x))
float f(float x){
double resul = 0;
x *= -20;
resul = 1 / (1 + pow(M_E, x));
return resul;
}
// Lectura de fichero de entrada
void entrada(struct perceptron *per, int *fin, int capacont){
// Leemos fila completa dependiendo del numero de entradas
switch(per->numEntradas){
case 1: *fin=fscanf(per->entrada,"%f",&per->capas[capacont].entrada[0]);
break;
case 2: *fin=fscanf(per->entrada,"%f %f", &per->capas[capacont].entrada[0], &per->capas[capacont].entrada[1]);
break;
case 3: *fin=fscanf(per->entrada,"%f %f %f",&per->capas[capacont].entrada[0],&per->capas[capacont].entrada[1],&per->capas[capacont].entrada[2]);
break;
case 4: *fin=fscanf(per->entrada,"%f %f %f %f",&per->capas[capacont].entrada[0],&per->capas[capacont].entrada[1],&per->capas[capacont].entrada[2],&per->capas[capacont].entrada[3]);
break;
case 5: *fin=fscanf(per->entrada,"%f %f %f %f %f",&per->capas[capacont].entrada[0],&per->capas[capacont].entrada[1],&per->capas[capacont].entrada[2],&per->capas[capacont].entrada[3],&per->capas[capacont].entrada[4]);
break;
default: printf("\n**Error: No hay entrada valida al perceptron . . .\n");
exit(1);
break;
}
}
// Lectura de fichero de configuracion
void configuracion(struct perceptron *per){
FILE *configuracion;
// Comprobar que fichero existe y se puede abrir
if((configuracion = fopen("configuracion", "r")) == NULL)
printf("\n**Error al abrir el fichero de configuracion del perceptron . . .\n");
else{ // Fichero correctamente abierto
// Obtengo Numero de Capas
fscanf(configuracion, "%d", &per->numCapas);
if(per->numCapas > maxCapas){
printf("\n**Error: Sobrepasa el maximo de capas que permite este perceptron . . .\n");
exit(1);
}
// Obtengo Numero de Entradas
fscanf(configuracion, "%d", &per->numEntradas);
if(per->numEntradas > maxElems){
printf("\n**Error: Sobrepasa el maximo de entradas que permite este perceptron . . .\n");
exit(1);
}
// Configurar cada capa
for(int i = 0; i < per->numCapas; i++){
//fflush(stdin);
// Obtengo Numero de Neuronas
fscanf(configuracion, "%d", &per->capas[i].numNeuronas);
if(per->capas[i].numNeuronas > maxNeuronas){
printf("\n**Error: Sobrepasa el maximo de neuronas que permite este perceptron . . .\n");
exit(1);
}
// Obtengo matriz de pesos
for(int j = 0; j < per->numEntradas; j++){
for(int k = 0; k < per->capas[i].numNeuronas; k++){
fscanf(configuracion, "%f ", &per->capas[i].matrizPesos[j][k]);
}
}
// Para leer valores float de un fichero en formato string usamos
// funcion strof para convertir string a float con un puntero char
char *pEnd; // string->float
char umbral[10];
fgets(umbral, 9, configuracion);
// Para multicapa de hasta 5
switch(per->capas[i].numNeuronas){
case 1: per->capas[i].umbral[0] = strtof(umbral, &pEnd);
break;
case 2: per->capas[i].umbral[0] = strtof(umbral, &pEnd);
per->capas[i].umbral[1] = strtof(pEnd, NULL);
break;
case 3: per->capas[i].umbral[0] = strtof(umbral, &pEnd);
per->capas[i].umbral[1] = strtof(pEnd, &pEnd);
per->capas[i].umbral[2] = strtof(pEnd, NULL);
break;
case 4: per->capas[i].umbral[0] = strtof(umbral, &pEnd);
per->capas[i].umbral[1] = strtof(pEnd, &pEnd);
per->capas[i].umbral[2] = strtof(pEnd, &pEnd);
per->capas[i].umbral[3] = strtof(pEnd, NULL);
break;
case 5: per->capas[i].umbral[0] = strtof(umbral, &pEnd);
per->capas[i].umbral[1] = strtof(pEnd, &pEnd);
per->capas[i].umbral[2] = strtof(pEnd, &pEnd);
per->capas[i].umbral[3] = strtof(pEnd, &pEnd);
per->capas[i].umbral[4] = strtof(pEnd, NULL);
break;
default:printf("\n**Error al leer vector umbral . . .\n");
exit(1);
break;
}
}
// Cerrar fichero configuracion
fclose(configuracion);
// Carga de la configuracion del perceptron multicapa
printf("\nCarga del Perceptron\n====================\n");
//getch();
printf("Numero de Capas: %d",per->numCapas);
printf("\nNumero de Entradas: %d",per->numEntradas);
// Mostrar configuracion del perceptron multicapa
for(int i = 0; i < per->numCapas; i++){
printf("\n\nCargando capa . . .\n");
//getch();
printf("\n Numero de entradas: %d", per->numEntradas);
printf("\n Numero de neuronas: %d\n", per->capas[i].numNeuronas);
for(int j = 0; j < per->numEntradas; j++)// Matriz de Pesos
for(int k = 0; k < per->capas[i].numNeuronas; k++)
printf("w[%d][%d]=%f\n", j, k, per->capas[i].matrizPesos[j][k]);
printf("\nUmbrales\n");
for(int j = 0; j < per->capas[i].numNeuronas; j++)
printf("umbral[%d]=%f\n", j, per->capas[i].umbral[j]);
}
}
}
// Funcion para multiplicar matriz de pesos por las entradas
void multiplica(struct perceptron *per, int capacont){
float suma = 0;
for(int i = 0; i < per->capas[capacont].numNeuronas; i++){
for(int j = 0; j < per->numEntradas; j++){
suma += per->capas[capacont].matrizPesos[j][i] * per->capas[capacont].entrada[j];
}
per->capas[capacont].salida[i] = suma;
suma = 0;
}
}
// Funcion para restar al vector de salida el vector umbral
void restaVector(struct perceptron *per, int capacont){
for(int i = 0; i < per->capas[capacont].numNeuronas; i++){
per->capas[capacont].salida[i] = per->capas[capacont].salida[i] - per->capas[capacont].umbral[i];
}
}
// Used to pause execution until pressed Enter button, only for debugging
void getch(){
char buf=0;
struct termios old={0};
fflush(stdout);
if(tcgetattr(0, &old)<0)
perror("tcsetattr()");
old.c_lflag&=~ICANON;
old.c_lflag&=~ECHO;
old.c_cc[VMIN]=1;
old.c_cc[VTIME]=0;
if(tcsetattr(0, TCSANOW, &old)<0)
perror("tcsetattr ICANON");
if(read(0,&buf,1)<0)
perror("read()");
old.c_lflag|=ICANON;
old.c_lflag|=ECHO;
if(tcsetattr(0, TCSADRAIN, &old)<0)
perror ("tcsetattr ~ICANON");
//return buf;
}