fuzzy c-means法で望んだ値が出ない

Question

前提・実現したいこと

C言語でfuzzy c-means法を作りたいのですが、プログラム結果望んだ値がでません
最後の出力結果、tes,で、３つのクラスタの帰属度の合計が1になると思うんですがnanがでます。

発生している問題・エラーメッセージ

計算式がどこかおかしいのか、おそらく帰属度を求める段階でおかしい数値がでている

エラーメッセージ

該当のソースコード

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

#include "MT.h"

#define c 3
#define N_CITY 51
#define TSPFILE "eil51.tsp"

double sm;
int distance[c][N_CITY]; //距離
 
  int x[N_CITY];
  int y[N_CITY];     //座標

struct cluster{
  double now_x[N_CITY];
  double now_y[N_CITY];     //座標
  int no;
  double new_x;
 double new_y;
  double uj[N_CITY];
  double sm_uj;
}; 
 
int n=N_CITY;                //都市数
int z[N_CITY];               //都市番号




int  belongs[N_CITY];          //クラスタの所属
struct cluster center[c];


void read_tsp_file(char *tsp_file)
 {
  FILE* fp;
  char buf[100];
  int i, j;
  int n;

  fp = fopen(tsp_file, "r");
  if (fp == NULL)
  {
    fprintf(stderr,"No instance file specified, abort\n");
    exit(1);
  }
  printf("Reading tsp-file %s ... \n\n", tsp_file);

 
  
  for (i = 0; i < N_CITY; i++)
  {
    fscanf(fp,"%d %d %d", &z[i], &x[i], &y[i]);
  }
  fclose(fp);
}

double dis(double  cenx,double ceny,int x,int y)
{

      double xd =x-cenx;
      double yd =y-ceny;
      double d = sqrt(xd * xd + yd * yd);
      return d;
}

int main(void){
  int i,j,k;
 char tsp_file[]=TSPFILE;
 int rnd;
  double av_dis=0.0;
  int loop;
 int start;
 double maer;
  double kari[c];
  
 printf("スタート都市");
 scanf("%d",&start);
 /* ファイルを読み込む */
  read_tsp_file(tsp_file);


  maer=1.1;
  
 init_genrand((unsigned)time(NULL));
 for(i=0;i<c;i++){
     for(j=0;j<n;j++){
       center[i].uj[j]=genrand_real1();

     }
 }
   loop=0;

 while(
    /*((center[i].x[0]-center[i-1]x[0])&&(center[i].y[0]-center[i-1].y[0]))&&
       ((center[i].x[1]-center[i-1]x[1])&&(center[i].y[1]-center[i-1].y[1]))&&
       ((center[i].x[2]-center[i-1]x[2])&&(center[i].y[2]-center[i-1].y[2]))||
       */
        loop<10){
 for(j=0;j<c;j++){
     center[j].new_x=0.0;
   center[j].new_y=0.0;
   center[j].sm_uj=0.0;
   center[j].no=0;
   center[j].uj[start]=1.0;
   kari[j]=0.0;
 }

     
  /*中心との 距離を計算する */
 for(i=0;i<c;i++){
   for(j=0;j<n;j++){
     
       center[i].new_x+=pow(center[i].uj[j],maer)*x[j];
	 center[i].new_y+=pow(center[i].uj[j],maer)*y[j];
	 center[i].sm_uj+=pow(center[i].uj[j],maer);
     }
   
     center[i].new_x/=center[i].sm_uj;
     center[i].new_y/=center[i].sm_uj;
   }

 for(i=0;i<c;i++){
   for(j=0;j<n;j++){
     if(j!=start){
       for(k=0;k<c;k++){
	 kari[i]=pow(dis(center[i].new_x,center[i].new_y,x[j],y[j]),2.0)/pow(dis(center[k].new_x,center[k].new_y,x[j],y[j]),2.0);
	 center[i].uj[j]+=pow(kari[i],1/(maer-1));
 }
       center[i].uj[j]=pow(center[i].uj[j],-1.0);
     }
     else{};
   }
 }
 loop++;
 }
 sm=0;
 sm=center[0].uj[0]+center[1].uj[0]+center[2].uj[0];
 printf("test%f\n",sm);
 printf("クラスタ−1\n");
 printf("中心点：%f %f\n",center[0].new_x,center[0].new_y);
 for(i=0;i<n;i++){
   printf("帰属度:%d %f\n",i,center[0].uj[i]);
 
 }
 
 printf("クラスター2\n");
 printf("都市数:%d\n",center[1].no);
 printf("中心点：%f %f\n",center[1].new_x,center[1].new_y);
 for(i=0;i<n;i++){
   printf("帰属度:%d %f\n",i,center[1].uj[i]);
  
 }

 printf("クラスター3\n");
 printf("都市数:%d\n",center[2].no);
 printf("中心点：%f %f\n",center[2].new_x,center[2].new_y);
 for(i=0;i<n;i++){
   printf("帰属度:%d %f",i,center[2].uj[i]);

 }

}

読み込む都市コード
eil51.tsp

1 37 52
2 49 49
3 52 64
4 20 26
5 40 30
6 21 47
7 17 63
8 31 62
9 52 33
10 51 21
11 42 41
12 31 32
13 5 25
14 12 42
15 36 16
16 52 41
17 27 23
18 17 33
19 13 13
20 57 58
21 62 42
22 42 57
23 16 57
24 8 52
25 7 38
26 27 68
27 30 48
28 43 67
29 58 48
30 58 27
31 37 69
32 38 46
33 46 10
34 61 33
35 62 63
36 63 69
37 32 22
38 45 35
39 59 15
40 5 6
41 10 17
42 21 10
43 5 64
44 30 15
45 39 10
46 32 39
47 25 32
48 25 55
49 48 28
50 56 37
51 30 40
EOF

試したこと

ウィキや、いろいろなサイトの式を読んでいくつか修正しましたが望んだ値を得ることができませんでした。

スタート都市9
Reading tsp-file eil51.tsp ... 

test-nan
クラスタ−1
中心点：52.621189 30.597594
帰属度:0 0.000000
帰属度:1 0.003076
帰属度:2 0.000022
帰属度:3 0.000000
帰属度:4 0.617786
帰属度:5 0.000000
帰属度:6 0.000000
帰属度:7 0.000000
帰属度:8 0.618009
帰属度:9 1.000000
帰属度:10 0.203836
帰属度:11 0.000013
帰属度:12 0.000000
帰属度:13 0.000005
帰属度:14 0.000129
帰属度:15 0.618023
帰属度:16 0.000000
帰属度:17 0.000000
帰属度:18 0.000000
帰属度:19 0.007880
帰属度:20 0.618012
帰属度:21 0.000000
帰属度:22 0.000000
帰属度:23 0.000011
帰属度:24 0.000001
帰属度:25 0.000000
帰属度:26 0.000000
帰属度:27 0.000000
帰属度:28 0.614753
帰属度:29 0.618064
帰属度:30 0.000000
帰属度:31 0.000000
帰属度:32 0.607877
帰属度:33 0.618068
帰属度:34 0.023109
帰属度:35 0.008968
帰属度:36 0.000000
帰属度:37 0.618057
帰属度:38 0.618057
帰属度:39 0.000000
帰属度:40 0.000000
帰属度:41 0.000000
帰属度:42 0.000010
帰属度:43 0.000000
帰属度:44 0.012702
帰属度:45 0.000410
帰属度:46 0.000000
帰属度:47 0.000000
帰属度:48 0.618052
帰属度:49 0.618059
帰属度:50 0.000043
クラスター2
都市数:0
中心点：23.588639 22.377194
帰属度:0 0.000000
帰属度:1 0.000000
帰属度:2 0.000000
帰属度:3 0.618072
帰属度:4 0.000956
帰属度:5 0.000237
帰属度:6 0.000002
帰属度:7 0.000000
帰属度:8 0.000000
帰属度:9 1.000000
帰属度:10 0.000003
帰属度:11 0.618087
帰属度:12 0.618074
帰属度:13 0.602663
帰属度:14 0.618301
帰属度:15 0.000000
帰属度:16 0.618112
帰属度:17 0.618072
帰属度:18 0.618061
帰属度:19 0.000000
帰属度:20 0.000000
帰属度:21 0.000000
帰属度:22 0.000015
帰属度:23 0.025906
帰属度:24 0.617802
帰属度:25 0.000000
帰属度:26 0.000000
帰属度:27 0.000000
帰属度:28 0.000000
帰属度:29 0.000000
帰属度:30 0.000000
帰属度:31 0.000000
帰属度:32 0.035648
帰属度:33 0.000000
帰属度:34 0.000001
帰属度:35 0.000002
帰属度:36 0.618102
帰属度:37 0.000000
帰属度:38 0.000000
帰属度:39 0.618045
帰属度:40 0.618063
帰属度:41 0.618032
帰属度:42 0.001305
帰属度:43 0.617944
帰属度:44 0.613916
帰属度:45 0.013335
帰属度:46 0.618065
帰属度:47 0.000000
帰属度:48 0.000000
帰属度:49 0.000000
帰属度:50 0.008043
クラスター3
都市数:0
中心点：35.803278 53.433737
帰属度:0 0.618037
帰属度:1 0.617188
帰属度:2 0.618027
帰属度:3 0.000000
帰属度:4 0.000005
帰属度:5 0.617990
帰属度:6 0.618047
帰属度:7 0.618040
帰属度:8 0.000000
帰属度:9 1.000000
帰属度:10 0.549284
帰属度:11 0.000010
帰属度:12 0.000000
帰属度:13 0.052614
帰属度:14 0.000000
帰属度:15 0.000002
帰属度:16 0.000000
帰属度:17 0.000000
帰属度:18 0.000000
帰属度:19 0.615860
帰属度:20 0.000003
帰属度:21 0.618045
帰属度:22 0.618044
帰属度:23 0.610755
帰属度:24 0.000841
帰属度:25 0.618022
帰属度:26 0.618051
帰属度:27 0.618058
帰属度:28 0.011801
帰属度:29 0.000000
帰属度:30 0.618048
帰属度:31 0.618052
帰属度:32 0.000001
帰属度:33 0.000000
帰属度:34 0.611532
帰属度:35 0.615556
帰属度:36 0.000000
帰属度:37 0.000000
帰属度:38 0.000000
帰属度:39 0.000000
帰属度:40 0.000000
帰属度:41 0.000000
帰属度:42 0.617676
帰属度:43 0.000000
帰属度:44 0.000000
帰属度:45 0.614108
帰属度:46 0.000000
帰属度:47 0.618043
帰属度:48 0.000000
帰属度:49 0.000000
帰属度:50 0.615774

Comments

[y_waiwai]

提示のコードではどういう結果が出るんでしょうか

[ro_tose]

追加させていただきました。

Answer 1

#include <stdio.h>

/* 中略 */

int sm; // int型

/* 中略 */


int main(void){
/* 中略 */
    printf("test%f\n",sm); // %f なのに int型
/* 中略 */

}

---

クラスタの中心を計算したあと所属度を更新しますが、
足し合わせる際に0で初期化してないので妙な値になってるはずです。

---

• インデントをちゃんと揃えましょう。読みづらくなってバグのもとになります。
• 無意味にグローバル変数を使うのをやめましょう。読みづらくなってバグのもとになります。
• 関数の冒頭に変数を宣言するのをやめて、使う直前に宣言しましょう。読みづらくなってバグのもとになります。
• 可能ならC言語を使うのをやめましょう。

2016年、C言語はどう書くべきか (前編)

C言語の第1のルールは、「もし避けられるならC言語を使うな」ということです。

Comments

[ro_tose]

そこ見落としていました・・・ただ修正したところ値は出たのですが、testは0.617994となったので他にも問題があるように思えます。
合計は1になるはずだと思うので・・・

[ozwk]

double d = sqrt(xd * xd + yd * yd)+0.5;

この0.5はなんですか?

[ro_tose]

別のシステムで使用した距離を求める関数を修正して使っていたのですがそこを修正し忘れていました。
必要がない数値なので修正しました。

[ro_tose]

他のC言語に使用したプログラムに組み込みたいと考えているのでできればC言語で作成したいですがダメなら他の言語で作成することも視野に入れようと思います。

[ozwk]

私は fuzzy c-means を今日知ったので今調べています。

start なる値がありますが、これは fuzzy c-meansに出てくる概念ですか?
(都市数だのTSPだのから察するにこれ巡回セールスマン問題のプログラム無理やり改造してません?)

[ro_tose]

解答のために調べていただいてありがとうございます。
このスタートなんですけど、このあと分けた都市で経路を作る際、共通の出発点がほしいので、そのためにすべての都市に帰属度1.0を持った都市を作りたいと思っているので設定しています。

[ozwk]

そういう小細工をするのはまず普通のを作ってからにしましょう

[ro_tose]

了解です