自制框架學(xué)習(xí)-第一步

第一步

類的定義

import numpy as np


def as_array(x):
    if np.isscalar(x):
        return np.array(x)
    return x


class Variable:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.grad = None  # 定義梯度
        self.creator = None  # 定義創(chuàng)建者

    # 設(shè)置創(chuàng)建變量的函數(shù),函數(shù)是變量的創(chuàng)建者
    def set_creator(self, func):
        self.creator = func

    # def backward(self):
    #     f = self.creator  # 獲取到函數(shù)
    #     if f is not None:  # 如果函數(shù)是None,說(shuō)明變量是用戶輸入變量
    #         x = f.input  # 獲取到函數(shù)的輸入
    #         x.grad = f.backward(self.grad)  # 通過(guò)函數(shù)和當(dāng)前變量計(jì)算前一個(gè)變量的梯度
    #         x.backward()  # 遞歸調(diào)用前一個(gè)變量的梯度

    # 遞歸修改為循環(huán)
    def backward(self):

        # 為了省去 y.grad = np.array(1.0)得糜, 引入如下的代碼
        if self.grad is None:
            self.grad = np.zeros_like(self.data)

        funcs = [self.creator]
        while funcs:
            f = funcs.pop()
            x, y = f.input, f.output
            x.grad = f.backward(y.grad)

            if x.creator is not None:
                funcs.append(x.creator)


class Function:
    def __call__(self, input2):
        print(type(input2))
        x = input2.data
        y = self.forward(x)
        output = Variable(as_array(y))
        output.set_creator(self)  # 讓輸出變量保存創(chuàng)建者的信息诫肠,動(dòng)態(tài)建立連接的核心
        self.input = input2  # 保存輸入的變量
        self.output = output  # 也保存輸出變量
        return output

    def forward(self, x):
        raise NotImplementedError

    def backward(self, gy):
        raise NotImplementedError


class SquareFunction(Function):

    def forward(self, x):
        y = x ** 2
        return y

    def backward(self, gy):
        x = self.input.data
        gx = 2 * x * gy
        return gx


class ExpFunction(Function):

    def forward(self, x):
        return np.exp(x)

    def backward(self, gy):
        x = self.input.data
        gx = np.exp(x) * gy
        return gx

測(cè)試

import unittest
import numpy as np

from step01 import Variable, Function, ExpFunction, SquareFunction

# class MyTestCase(unittest.TestCase):
#     def test_something(self):
#         self.assertEqual(True, False)  # add assertion here
#
#
# if __name__ == '__main__':
#     unittest.main()


f1 = SquareFunction()
f2 = ExpFunction()
f3 = SquareFunction()

inputArr = np.array(0.5)

x = Variable(inputArr)
a = f1(x)
print(a.data)
b = f2(a)
print(b.data)
y = f3(b)
print(y.data)

y.grad = np.array(1.0)
b.grad = f3.backward(y.grad)
print(b.grad)
a.grad = f2.backward(b.grad)
print(b.grad)
x.grad = f1.backward(a.grad)
print(x.grad)

assert y.creator == f3
assert y.creator.input == b
assert y.creator.input.creator == f2
assert y.creator.input.creator.input == a
assert y.creator.input.creator.input.creator == f1
assert y.creator.input.creator.input.creator.input == x

# 反向傳播的計(jì)算流程
# 1. 獲取函數(shù)
# 2. 獲取函數(shù)的輸入
# 3. 調(diào)用函數(shù)的backward方法

# 從y到b的反向傳播
f3 = y.creator
b = f3.input
b.grad = f3.backward(y.grad)

# 從b到a的反向傳播
f2 = b.creator
a = f2.input
a.grad = f2.backward(b.grad)

# 從 a 到 x 的方向傳播
f1 = a.creator
x = f1.input
x.grad = f1.backward(a.grad)
print(x.grad)

# 通過(guò)遞歸來(lái)計(jì)算梯度
y.grad = np.array(1.0)
y.backward()
print(x.grad)


def square(x):
    return SquareFunction()(x)


def exp(x):
    return ExpFunction()(x)


x = Variable(np.array(0.5))
a = square(x)
b = exp(a)
y = square(b)

y.grad = np.array(1.0)
y.backward()
print("------------------")
print(x.grad)

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末躁锡,一起剝皮案震驚了整個(gè)濱河市煤伟,隨后出現(xiàn)的幾起案子瞭吃,更是在濱河造成了極大的恐慌恐似,老刑警劉巖杜跷,帶你破解...
    沈念sama閱讀 210,978評(píng)論 6 490
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件,死亡現(xiàn)場(chǎng)離奇詭異矫夷,居然都是意外死亡葛闷,警方通過(guò)查閱死者的電腦和手機(jī),發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 89,954評(píng)論 2 384
  • 文/潘曉璐 我一進(jìn)店門双藕,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來(lái)淑趾,“玉大人,你說(shuō)我怎么就攤上這事忧陪】鄄矗” “怎么了近范?”我有些...
    開(kāi)封第一講書人閱讀 156,623評(píng)論 0 345
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵,是天一觀的道長(zhǎng)延蟹。 經(jīng)常有香客問(wèn)我评矩,道長(zhǎng),這世上最難降的妖魔是什么阱飘? 我笑而不...
    開(kāi)封第一講書人閱讀 56,324評(píng)論 1 282
  • 正文 為了忘掉前任斥杜,我火速辦了婚禮,結(jié)果婚禮上沥匈,老公的妹妹穿的比我還像新娘蔗喂。我一直安慰自己,他們只是感情好咐熙,可當(dāng)我...
    茶點(diǎn)故事閱讀 65,390評(píng)論 5 384
  • 文/花漫 我一把揭開(kāi)白布弱恒。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般棋恼。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪返弹。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上,一...
    開(kāi)封第一講書人閱讀 49,741評(píng)論 1 289
  • 那天爪飘,我揣著相機(jī)與錄音义起,去河邊找鬼。 笑死师崎,一個(gè)胖子當(dāng)著我的面吹牛默终,可吹牛的內(nèi)容都是我干的。 我是一名探鬼主播犁罩,決...
    沈念sama閱讀 38,892評(píng)論 3 405
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開(kāi)眼齐蔽,長(zhǎng)吁一口氣:“原來(lái)是場(chǎng)噩夢(mèng)啊……” “哼!你這毒婦竟也來(lái)了床估?” 一聲冷哼從身側(cè)響起含滴,我...
    開(kāi)封第一講書人閱讀 37,655評(píng)論 0 266
  • 序言:老撾萬(wàn)榮一對(duì)情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎丐巫,沒(méi)想到半個(gè)月后谈况,有當(dāng)?shù)厝嗽跇?shù)林里發(fā)現(xiàn)了一具尸體,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 44,104評(píng)論 1 303
  • 正文 獨(dú)居荒郊野嶺守林人離奇死亡递胧,尸身上長(zhǎng)有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點(diǎn)故事閱讀 36,451評(píng)論 2 325
  • 正文 我和宋清朗相戀三年碑韵,在試婚紗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己被綠了。 大學(xué)時(shí)的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片缎脾。...
    茶點(diǎn)故事閱讀 38,569評(píng)論 1 340
  • 序言:一個(gè)原本活蹦亂跳的男人離奇死亡祝闻,死狀恐怖,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出遗菠,到底是詐尸還是另有隱情治筒,我是刑警寧澤屉栓,帶...
    沈念sama閱讀 34,254評(píng)論 4 328
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站耸袜,受9級(jí)特大地震影響友多,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏。R本人自食惡果不足惜堤框,卻給世界環(huán)境...
    茶點(diǎn)故事閱讀 39,834評(píng)論 3 312
  • 文/蒙蒙 一域滥、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧蜈抓,春花似錦启绰、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開(kāi)封第一講書人閱讀 30,725評(píng)論 0 21
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽(yáng)。三九已至腊嗡,卻和暖如春着倾,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間,已是汗流浹背燕少。 一陣腳步聲響...
    開(kāi)封第一講書人閱讀 31,950評(píng)論 1 264
  • 我被黑心中介騙來(lái)泰國(guó)打工卡者, 沒(méi)想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人客们。 一個(gè)月前我還...
    沈念sama閱讀 46,260評(píng)論 2 360
  • 正文 我出身青樓崇决,卻偏偏與公主長(zhǎng)得像,于是被迫代替她去往敵國(guó)和親底挫。 傳聞我的和親對(duì)象是個(gè)殘疾皇子恒傻,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點(diǎn)故事閱讀 43,446評(píng)論 2 348

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容