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Gradientenabstieg verbessert die Gewichte Schritt für Schritt, indem er sich gegen den Gradienten bewegt:
w ← w - learning_rate × dL/dw
Trainiere ein Sigmoid-Neuron mit stochastischem Gradientenabstieg. Gehe in jeder Epoche die Beispiele in der angegebenen Reihenfolge durch, und für jedes Beispiel:
- z = sample · weights + bias, y = 1 / (1 + e^(-z))
- delta = 2 × (y - target) × y × (1 - y)
- weights[i] ← weights[i] - learning_rate × delta × sample[i] (für jedes i), dann bias ← bias - learning_rate × delta
Implementiere train_neuron(samples, targets, weights, bias, learning_rate, epochs).
Eingabe
samples: m Trainingsbeispiele mit je n Werten.
targets: Die m korrekten Ausgaben (zwischen 0 und 1).
weights, bias: Die Startgewichte (n Werte) und der Start-Bias.
learning_rate, epochs: Die Schrittweite und wie viele Durchläufe über die Daten.
Ausgabe
Gib die trainierten Gewichte und danach den trainierten Bias zurück (n + 1 Zahlen).
Einschränkungen
1 ≤ m ≤ 50, 1 ≤ n ≤ 10, 1 ≤ epochs ≤ 1.000
0 < learning_rate ≤ 5
-5 ≤ jeder Wert ≤ 5
Beispiele
Beispiel 1
Eingabe:
samples = [
[1.0]
]
targets = [1.0]
weights = [0.0]
bias = 0.0
learning_rate = 1.0
epochs = 1
Erwartete Ausgabe:
[0.25, 0.25]Erläuterung
y = σ(0) = 0.5, delta = 2 × (0.5 - 1) × 0.25 = -0.25. Gewicht: 0 - 1 × (-0.25) × 1 = 0.25. Bias: 0 - 1 × (-0.25) = 0.25. Ergebnis: [0.25, 0.25].
Beispiel 2
Eingabe:
samples = [
[0.0, 0.0],
[0.0, 1.0],
[1.0, 0.0],
[1.0, 1.0]
]
targets = [0.0, 0.0, 0.0, 1.0]
weights = [0.0, 0.0]
bias = 0.0
learning_rate = 2.0
epochs = 500
Erwartete Ausgabe:
[6.346558, 6.339863, -9.592092]Erläuterung
Das ist das logische UND-Gatter. Nach 500 Epochen sind beide Gewichte groß und positiv und der Bias stark negativ, sodass nur die Eingabe [1, 1] eine Ausgabe über 0.5 liefert.
Referenzen
-
Beispiel 1 Nicht ausgeführtEingabe:
samples = [ [1.0] ] targets = [1.0] weights = [0.0] bias = 0.0 learning_rate = 1.0 epochs = 1Erwartete Ausgabe:[0.25, 0.25]Deine Ausgabe -
Beispiel 2 Nicht ausgeführtEingabe:
samples = [ [0.0, 0.0], [0.0, 1.0], [1.0, 0.0], [1.0, 1.0] ] targets = [0.0, 0.0, 0.0, 1.0] weights = [0.0, 0.0] bias = 0.0 learning_rate = 2.0 epochs = 500Erwartete Ausgabe:[6.346558, 6.339863, -9.592092]Deine Ausgabe
4 versteckte Tests werden beim Einreichen ebenfalls ausgeführt. Scheitert dein Code an einem, siehst du diesen Test. Löse die Aufgabe, um alle zu sehen.
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Wie verwende ich diesen Executor?
Wählen Sie eine Laufzeit aus, öffnen oder erstellen Sie eine Datei, schreiben Sie Ihren Code und wählen Sie Ausführen. Die Ausgabe erscheint im Terminal. Angemeldete Benutzer können Dateien in einem Arbeitsbereich speichern, Bibliotheken installieren und über Freigaben zusammenarbeiten.
- Wählen Sie eine Version aus und bearbeiten Sie die aktuelle Datei oder öffnen Sie eine andere Datei aus dem Arbeitsbereich.
- Führen Sie den Code aus, geben Sie bei Aufforderung Daten im Terminal ein und prüfen Sie den gespeicherten Ausführungsverlauf.
- Nutzen Sie Bibliotheken, Arbeitsbereichswerkzeuge, Freigaben und den Chat, wenn Ihre Aufgabe mehr als ein einzelnes Codefragment erfordert.
💡 Java-Grundlagen & Beispiele, die du oben ausprobieren kannst
1. Variablen und Konstanten deklarieren
In Java musst du den Typ jeder Variablen deklarieren. Verwende final für Konstanten.
int age = 30;
double pi = 3.14159;
char grade = 'A';
String name = "Alice";
boolean isActive = true;
// Konstanten
final int MAX_USERS = 100;
final String COMPANY = "CodeUtility";2. Bedingungen (if / switch)
Verwende if, else if und switch für den Kontrollfluss.
int x = 2;
if (x == 1) {
System.out.println("Eins");
} else if (x == 2) {
System.out.println("Zwei");
} else {
System.out.println("Sonstiges");
}
switch (x) {
case 1:
System.out.println("Eins");
break;
case 2:
System.out.println("Zwei");
break;
default:
System.out.println("Sonstiges");
}3. Schleifen
Verwende for, while und do-while für Iterationen.
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(i);
}
int n = 3;
while (n > 0) {
System.out.println(n);
n--;
}4. Arrays
Arrays enthalten Sequenzen fester Größe desselben Typs.
int[] numbers = {10, 20, 30};
System.out.println(numbers[1]);5. ArrayList-Manipulation
Verwende ArrayList für Listen mit dynamischer Größe.
import java.util.ArrayList;
ArrayList<Integer> nums = new ArrayList<>();
nums.add(1);
nums.add(2);
nums.add(3);
nums.remove(Integer.valueOf(2));
for (int num : nums) {
System.out.print(num + " ");
}6. Konsolen-Ein-/Ausgabe
Verwende Scanner für Eingaben und System.out für Ausgaben.
import java.util.Scanner;
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("Gib deinen Namen ein: ");
String name = scanner.nextLine();
System.out.println("Hallo, " + name);7. Funktionen
Definiere Methoden mit Rückgabetypen und Parametern.
public static int add(int a, int b) {
return a + b;
}
System.out.println(add(3, 4));8. HashMaps
Verwende HashMap für die Speicherung von Schlüssel-Wert-Paaren.
import java.util.HashMap;
HashMap<String, Integer> ages = new HashMap<>();
ages.put("Alice", 30);
System.out.println(ages.get("Alice"));9. Ausnahmebehandlung
Verwende try und catch, um Laufzeitausnahmen zu behandeln.
try {
throw new Exception("Etwas ist schiefgelaufen");
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}10. Datei-Ein-/Ausgabe
Verwende Files und Paths aus java.nio.file für die Dateiverarbeitung.
import java.nio.file.*;
import java.io.IOException;
Files.writeString(Paths.get("file.txt"), "Hallo Datei");
String content = Files.readString(Paths.get("file.txt"));
System.out.println(content);11. String-Manipulation
Java-Strings unterstützen viele Methoden wie length(), substring() und contains().
String text = "Hallo Welt";
System.out.println(text.length());
System.out.println(text.substring(0, 5));
System.out.println(text.contains("Welt"));12. Klassen & Objekte
Java unterstützt objektorientierte Programmierung mit Klassen und Instanzen.
class Person {
String name;
Person(String name) {
this.name = name;
}
void greet() {
System.out.println("Hallo, ich bin " + name);
}
}
Person p = new Person("Alice");
p.greet();