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Vorwärtsdurchlauf einer Dense-Schicht

Berechne die Ausgaben einer vollständig verbundenen Schicht mit wählbarer Aktivierung.

Das lernst du

  • Eine ganze Schicht von Neuronen auf einmal berechnen
  • Eine gewählte Aktivierung auf jede Ausgabe anwenden
  • Gewichte als eine Zeile pro Neuron organisieren

Problem

Eine Dense-Schicht ist eine Gruppe von Neuronen, die alle dieselben Eingaben erhalten. Neuron j hat eigene Gewichte weights[j] und einen eigenen Bias biases[j]:

z_j = inputs · weights[j] + biases[j]

Dann wird die Aktivierung der Schicht auf jedes z_j angewendet:

  • "linear": z_j unverändert ausgeben
  • "relu": max(0, z_j)
  • "sigmoid": 1 / (1 + e^(-z_j))

Implementiere dense_forward(inputs, weights, biases, activation).

Eingabe

inputs: Die n Eingabewerte.

weights: Eine Zeile pro Neuron; jede Zeile hat n Gewichte.

biases: Ein Bias pro Neuron.

activation: "linear", "relu" oder "sigmoid".

Ausgabe

Gib die Liste der Ausgaben zurück, eine pro Neuron, in Reihenfolge.

Einschränkungen

1 ≤ n ≤ 100, 1 ≤ Anzahl der Neuronen ≤ 100

-10 ≤ jeder Wert ≤ 10

Beispiele

Beispiel 1
Eingabe:
biases = [0.0, -1.0]
inputs = [1.0, 2.0]
weights = [
    [0.5, -1.0],
    [1.5, 0.5]
]
activation = "relu"

Erwartete Ausgabe:
expected = [0.0, 1.5]
Eingabe:
std::vector<double> biases = {0.0, -1.0};
std::vector<double> inputs = {1.0, 2.0};
std::vector<std::vector<double>> weights = {
    {0.5, -1.0},
    {1.5, 0.5}
};
std::string activation = "relu";

Erwartete Ausgabe:
std::vector<double> expected = {0.0, 1.5};
Eingabe:
double[] biases = new double[] {0.0, -1.0};
double[] inputs = new double[] {1.0, 2.0};
double[][] weights = new double[][] {
    new double[] {0.5, -1.0},
    new double[] {1.5, 0.5}
};
string activation = "relu";

Erwartete Ausgabe:
double[] expected = new double[] {0.0, 1.5};

Erläuterung

Neuron 1: 1×0.5 + 2×(-1) + 0 = -1.5, und ReLU ergibt 0. Neuron 2: 1×1.5 + 2×0.5 - 1 = 1.5, das ReLU behält. Ergebnis: [0, 1.5].

Beispiel 2
Eingabe:
biases = [1.0, 0.0, -1.5]
inputs = [3.0]
weights = [
    [2.0],
    [-1.0],
    [0.5]
]
activation = "linear"

Erwartete Ausgabe:
expected = [7.0, -3.0, 0.0]
Eingabe:
std::vector<double> biases = {1.0, 0.0, -1.5};
std::vector<double> inputs = {3.0};
std::vector<std::vector<double>> weights = {
    {2.0},
    {-1.0},
    {0.5}
};
std::string activation = "linear";

Erwartete Ausgabe:
std::vector<double> expected = {7.0, -3.0, 0.0};
Eingabe:
double[] biases = new double[] {1.0, 0.0, -1.5};
double[] inputs = new double[] {3.0};
double[][] weights = new double[][] {
    new double[] {2.0},
    new double[] {-1.0},
    new double[] {0.5}
};
string activation = "linear";

Erwartete Ausgabe:
double[] expected = new double[] {7.0, -3.0, 0.0};

Erläuterung

Mit einer linearen Aktivierung sind die Ausgaben einfach 3×2 + 1 = 7, 3×(-1) + 0 = -3 und 3×0.5 - 1.5 = 0.

Referenzen

Diese Aufgabe wurde für CodeUtility angepasst. Beachte die oben genannten Vorgaben und Einschränkungen.

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