编写用于slowfast的剪枝算法的代码,Slow 分支使用 L1 算法,Fast 分支使用 AAoR 算法的这种混合剪枝

时间: 2023-07-15 19:12:11 浏览: 43
以下是用于slowfast的混合剪枝算法的代码,其中Slow分支使用L1算法,Fast分支使用AAoR算法: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.utils.prune as prune # 定义SlowFast模型 class SlowFast(nn.Module): def __init__(self): super(SlowFast, self).__init__() # 定义Slow分支 self.slow_conv1 = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.slow_bn1 = nn.BatchNorm2d(64) self.slow_relu1 = nn.ReLU(inplace=True) self.slow_maxpool1 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) # ... 其他Slow分支的层 # 定义Fast分支 self.fast_conv1 = nn.Conv2d(3, 8, kernel_size=5, stride=1, padding=2) self.fast_bn1 = nn.BatchNorm2d(8) self.fast_relu1 = nn.ReLU(inplace=True) self.fast_maxpool1 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) # ... 其他Fast分支的层 # 定义全局平均池化和最终分类层 self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)) self.fc = nn.Linear(192, 10) def forward(self, x): # Slow分支的前向传播 slow_x = self.slow_conv1(x) slow_x = self.slow_bn1(slow_x) slow_x = self.slow_relu1(slow_x) slow_x = self.slow_maxpool1(slow_x) # ... 其他Slow分支的层 # Fast分支的前向传播 fast_x = self.fast_conv1(x) fast_x = self.fast_bn1(fast_x) fast_x = self.fast_relu1(fast_x) fast_x = self.fast_maxpool1(fast_x) # ... 其他Fast分支的层 # 将Slow分支和Fast分支的结果合并 x = torch.cat((slow_x, fast_x), dim=1) # 全局平均池化和最终分类层的前向传播 x = self.avgpool(x) x = x.view(x.size(0), -1) x = self.fc(x) return x # 定义Slow分支的剪枝函数,使用L1算法 def prune_slow(model, prune_ratio): for name, module in model.named_modules(): if isinstance(module, nn.Conv2d): prune.l1_unstructured(module, name='weight', amount=prune_ratio) # 定义Fast分支的剪枝函数,使用AAoR算法 def prune_fast(model, prune_ratio): for name, module in model.named_modules(): if isinstance(module, nn.Conv2d): prune.custom_from_mask(module, name='weight', mask=torch.ones_like(module.weight), importance=module.weight.abs().sum(dim=(1,2,3)), amount=prune_ratio) # 定义混合剪枝函数,将Slow和Fast分支按照不同的剪枝比例分别进行剪枝 def hybrid_pruning(model, slow_prune_ratio, fast_prune_ratio): prune_slow(model.slow_pathway, slow_prune_ratio) prune_fast(model.fast_pathway, fast_prune_ratio) ``` 使用方法: ```python model = SlowFast() # 对Slow分支剪枝,剪枝比例为0.2 prune_slow(model.slow_pathway, 0.2) # 对Fast分支剪枝,剪枝比例为0.3 prune_fast(model.fast_pathway, 0.3) # 进行混合剪枝,Slow分支剪枝比例为0.4,Fast分支剪枝比例为0.5 hybrid_pruning(model, 0.4, 0.5) ```

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算法可以分为以下几个步骤: 1. 计算特征图的平均激活值 对于每个滤波器,我们可以计算其在特征图上的平均激活值,这可以通过将每个滤波器的输出与特征图相乘并取平均值来实现。该平均激活值可以被看作是该滤波器在推理中被激活的概率,因此可以用来评估滤波器的重要程度。 2. 屏蔽背景区域激活值干扰 我们只对 RoI 区域计算平均激活值,因为背景区域可能会干扰我们评估滤波器重要性的结果。在计算平均激活值时,我们只考虑 RoI 区域内的像素值。 3. 基于平均激活值进行滤波器剪枝 我们可以根据滤波器的平均激活值来决定是否将其剪枝。具体来说,我们可以设定一个阈值,如果滤波器的平均激活值低于该阈值,则将其剪枝。 4. 针对 SlowFast 网络应用不同剪枝算法 我们可以针对 SlowFast 网络的快分支和慢分支分别应用不同的剪枝算法。具体来说,我们可以使用 L1 算法对 Slow 分支进行剪枝,使用 AAoR 算法对 Fast 分支进行剪枝。这是因为 Slow 分支和 Fast 分支具有不同的特点,需要采用不同的剪枝策略。 5. 混合剪枝策略 最后,我们可以将上述两种剪枝算法进行混合,得到一个混合剪枝策略。具体来说,我们可以在 Slow 分支中使用 RoI 平均激活值滤波器剪枝算法,而在 Fast 分支中使用 AAoR 算法。这种混合剪枝策略可以更好地利用 SlowFast 网络的不同特征,从而实现更好的剪枝效果。
代码实现过程如下: 首先,我们需要定义一个函数来计算特征图的平均激活值,该函数将输入特征图和 RoI 区域的坐标,然后计算 RoI 区域内的平均激活值。 python def compute_activation(feature_map, rois): """ 计算 RoI 区域内的平均激活值 """ activation = 0 for roi in rois: x1, y1, z1, x2, y2, z2 = roi activation += np.mean(feature_map[z1:z2, y1:y2, x1:x2]) return activation / len(rois) 接下来,我们需要定义一个函数来评价滤波器对网络的重要性。该函数将输入特征图和滤波器的权重,然后计算滤波器在 RoI 区域内的平均激活值,并将其与整个特征图的平均激活值相除,从而得到滤波器激活的概率。该概率越小,说明该滤波器对网络的贡献越小,因此需要被剪枝。 python def compute_importance(feature_map, filter): """ 计算滤波器的重要性 """ activation_roi = compute_activation(feature_map, rois) activation_map = np.mean(feature_map) importance = activation_roi / activation_map return importance 然后,我们需要针对 Slow 分支和 Fast 分支分别应用不同的剪枝算法。对于 Slow 分支,我们将使用 L1 算法来剪枝,而对于 Fast 分支,我们将使用 AAoR 算法来剪枝。这里我们可以使用 PyTorch 的自带库来实现相应的剪枝算法。 python import torch.nn.utils.prune as prune # Slow 分支剪枝 slow_conv1 = model.slow_pathway.conv1 slow_conv2 = model.slow_pathway.conv2 prune.l1_unstructured(slow_conv1, name='weight', amount=0.3) prune.l1_unstructured(slow_conv2, name='weight', amount=0.3) # Fast 分支剪枝 fast_conv1 = model.fast_pathway[0].conv fast_conv2 = model.fast_pathway[1].conv prune.ln_structured(fast_conv1, name='weight', amount=0.5, n=2, dim=0) prune.ln_structured(fast_conv2, name='weight', amount=0.5, n=2, dim=0) 最后,我们可以将以上步骤组合起来,实现整个混合剪枝策略的代码: python import numpy as np import torch.nn.utils.prune as prune def compute_activation(feature_map, rois): """ 计算 RoI 区域内的平均激活值 """ activation = 0 for roi in rois: x1, y1, z1, x2, y2, z2 = roi activation += np.mean(feature_map[z1:z2, y1:y2, x1:x2]) return activation / len(rois) def compute_importance(feature_map, filter, rois): """ 计算滤波器的重要性 """ activation_roi = compute_activation(feature_map, rois) activation_map = np.mean(feature_map) importance = activation_roi / activation_map return importance # Slow 分支剪枝 slow_conv1 = model.slow_pathway.conv1 slow_conv2 = model.slow_pathway.conv2 feature_map = ... rois = ... importance = compute_importance(feature_map, slow_conv1.weight, rois) prune.l1_unstructured(slow_conv1, name='weight', amount=importance) feature_map = ... rois = ... importance = compute_importance(feature_map, slow_conv2.weight, rois) prune.l1_unstructured(slow_conv2, name='weight', amount=importance) # Fast 分支剪枝 fast_conv1 = model.fast_pathway[0].conv fast_conv2 = model.fast_pathway[1].conv feature_map = ... rois = ... importance = compute_importance(feature_map, fast_conv1.weight, rois) prune.ln_structured(fast_conv1, name='weight', amount=importance, n=2, dim=0) feature_map = ... rois = ... importance = compute_importance(feature_map, fast_conv2.weight, rois) prune.ln_structured(fast_conv2, name='weight', amount=importance, n=2, dim=0)
以下是使用α-β剪枝算法实现的C语言六子棋代码: #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define BOARD_SIZE 6 #define MAX_DEPTH 5 typedef struct { int row; int col; } Move; int board[BOARD_SIZE][BOARD_SIZE]; int player = 1; // 1 for player 1, -1 for player 2 int maxDepth = MAX_DEPTH; int evaluate() { int score = 0; int i, j; // check rows for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { int count = 0; int openEnds = 0; for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == player) { count++; } else if (board[i][j] == -player) { if (count == 0) { openEnds++; } else { score += count * count; count = 0; } } else if (count > 0) { openEnds++; count = 0; } } if (count > 0) { score += count * count; } if (openEnds == 2) { score += 1; } } // check columns for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { int count = 0; int openEnds = 0; for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { if (board[i][j] == player) { count++; } else if (board[i][j] == -player) { if (count == 0) { openEnds++; } else { score += count * count; count = 0; } } else if (count > 0) { openEnds++; count = 0; } } if (count > 0) { score += count * count; } if (openEnds == 2) { score += 1; } } // check diagonals for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { int count = 0; int openEnds = 0; for (j = 0; j < BOARD_SIZE - i; j++) { if (board[i+j][j] == player) { count++; } else if (board[i+j][j] == -player) { if (count == 0) { openEnds++; } else { score += count * count; count = 0; } } else if (count > 0) { openEnds++; count = 0; } } if (count > 0) { score += count * count; } if (openEnds == 2) { score += 1; } } for (j = 1; j < BOARD_SIZE; j++) { int count = 0; int openEnds = 0; for (i = 0; i < BOARD_SIZE - j; i++) { if (board[i][j+i] == player) { count++; } else if (board[i][j+i] == -player) { if (count == 0) { openEnds++; } else { score += count * count; count = 0; } } else if (count > 0) { openEnds++; count = 0; } } if (count > 0) { score += count * count; } if (openEnds == 2) { score += 1; } } for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { int count = 0; int openEnds = 0; for (j = 0; j <= i; j++) { if (board[i-j][j] == player) { count++; } else if (board[i-j][j] == -player) { if (count == 0) { openEnds++; } else { score += count * count; count = 0; } } else if (count > 0) { openEnds++; count = 0; } } if (count > 0) { score += count * count; } if (openEnds == 2) { score += 1; } } for (j = 1; j < BOARD_SIZE; j++) { int count = 0; int openEnds = 0; for (i = BOARD_SIZE - 1; i >= j; i--) { if (board[i][j+(BOARD_SIZE-1-i)] == player) { count++; } else if (board[i][j+(BOARD_SIZE-1-i)] == -player) { if (count == 0) { openEnds++; } else { score += count * count; count = 0; } } else if (count > 0) { openEnds++; count = 0; } } if (count > 0) { score += count * count; } if (openEnds == 2) { score += 1; } } return score; } int isGameOver() { int i, j; // check rows for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { int count = 0; for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == player) { count++; } else { count = 0; } if (count == 6) { return 1; } } } // check columns for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { int count = 0; for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { if (board[i][j] == player) { count++; } else { count = 0; } if (count == 6) { return 1; } } } // check diagonals for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { int count = 0; for (j = 0; j < BOARD_SIZE - i; j++) { if (board[i+j][j] == player) { count++; } else { count = 0; } if (count == 6) { return 1; } } } for (j = 1; j < BOARD_SIZE; j++) { int count = 0; for (i = 0; i < BOARD_SIZE - j; i++) { if (board[i][j+i] == player) { count++; } else { count = 0; } if (count == 6) { return 1; } } } for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { int count = 0; for (j = 0; j <= i; j++) { if (board[i-j][j] == player) { count++; } else { count = 0; } if (count == 6) { return 1; } } } for (j = 1; j < BOARD_SIZE; j++) { int count = 0; for (i = BOARD_SIZE - 1; i >= j; i--) { if (board[i][j+(BOARD_SIZE-1-i)] == player) { count++; } else { count = 0; } if (count == 6) { return 1; } } } // check for tie for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == 0) { return 0; } } } return 1; } int minimax(int depth, int alpha, int beta) { int i, j, score, bestScore; Move move; bestScore = -player*10000; if (depth == maxDepth || isGameOver()) { return evaluate(); } for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == 0) { board[i][j] = player; move.row = i; move.col = j; score = -minimax(depth+1, -beta, -alpha); board[i][j] = 0; if (score > bestScore) { bestScore = score; if (depth == 0) { printf("Best move: row=%d col=%d score=%d\n", i, j, score); } } if (score > alpha) { alpha = score; } if (alpha >= beta) { return alpha; } } } } return bestScore; } void makeMove() { int i, j, score, bestScore; Move move, bestMove; bestScore = -player*10000; for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == 0) { board[i][j] = player; move.row = i; move.col = j; score = -minimax(1, -player*10000, player*10000); board[i][j] = 0; if (score > bestScore) { bestScore = score; bestMove = move; } } } } board[bestMove.row][bestMove.col] = player; printf("Player %d moved: row=%d col=%d\n", player, bestMove.row, bestMove.col); } void printBoard() { int i, j; for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == 1) { printf("X "); } else if (board[i][j] == -1) { printf("O "); } else { printf("- "); } } printf("\n"); } } int main() { int i, j; memset(board, 0, sizeof(board)); printf("Starting game...\n"); while (!isGameOver()) { printBoard(); if (player == 1) { makeMove(); player = -1; } else { printf("Enter row and column for player 2: "); scanf("%d %d", &i, &j); board[i][j] = -1; player = 1; } } printBoard(); if (evaluate() > 0) { printf("Player 1 wins!\n"); } else if (evaluate() < 0) { printf("Player 2 wins!\n"); } else { printf("Tie game!\n"); } return 0; } 该代码使用了α-β剪枝算法来搜索最优解,其中evaluate()函数用于评估当前局面的得分,isGameOver()函数用于判断游戏是否结束,minimax()函数用于实现α-β剪枝算法,makeMove()函数用于让电脑进行移动,printBoard()函数用于打印当前棋盘。该代码实现了一个简单的人机对战六子棋游戏,可以通过调整maxDepth来控制搜索深度,从而影响电脑的水平。
以下是使用α-β剪枝算法实现六子棋的C语言代码,附有详细解释。 c #include <stdio.h> #define DEPTH 3 // 设定搜索深度 #define N 6 // 棋盘大小 int board[N][N]; // 棋盘 int player = 1; // 当前玩家 int bestRow, bestCol; // 最佳下棋位置 // 判断当前位置是否可下棋 int canPlace(int row, int col) { return board[row][col] == 0; } // 判断胜负 int isWin(int row, int col, int player) { int i, j, count; // 判断行 count = 0; for (j = 0; j < N; j++) { if (board[row][j] == player) { count++; if (count == 6) return 1; } else { count = 0; } } // 判断列 count = 0; for (i = 0; i < N; i++) { if (board[i][col] == player) { count++; if (count == 6) return 1; } else { count = 0; } } // 判断右上斜线 count = 0; for (i = row, j = col; i >= 0 && j < N; i--, j++) { if (board[i][j] == player) { count++; if (count == 6) return 1; } else { count = 0; } } for (i = row + 1, j = col - 1; i < N && j >= 0; i++, j--) { if (board[i][j] == player) { count++; if (count == 6) return 1; } else { count = 0; } } // 判断右下斜线 count = 0; for (i = row, j = col; i < N && j < N; i++, j++) { if (board[i][j] == player) { count++; if (count == 6) return 1; } else { count = 0; } } for (i = row - 1, j = col - 1; i >= 0 && j >= 0; i--, j--) { if (board[i][j] == player) { count++; if (count == 6) return 1; } else { count = 0; } } return 0; } // 评估函数,返回当前局面的得分 int eval() { int i, j, score; // 计算当前局面得分 score = 0; for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { if (board[i][j] == 1) { // 玩家1的棋子得分为1 score++; } else if (board[i][j] == 2) { // 玩家2的棋子得分为-1 score--; } } } return score; } // α-β剪枝算法 int alphaBeta(int depth, int alpha, int beta) { int i, j, score; // 判断是否到达搜索深度,或者已经分出胜负 if (depth == 0 || isWin(bestRow, bestCol, player)) { return eval(); } // 最大值玩家 if (player == 1) { for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { if (canPlace(i, j)) { board[i][j] = player; // 下棋 player = 2; // 切换到最小值玩家 score = alphaBeta(depth - 1, alpha, beta); // 递归搜索 board[i][j] = 0; // 撤销下棋 player = 1; // 切换回最大值玩家 if (score > alpha) { alpha = score; if (depth == DEPTH) { bestRow = i; bestCol = j; } } if (alpha >= beta) { return alpha; // 剪枝 } } } } return alpha; } // 最小值玩家 if (player == 2) { for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { if (canPlace(i, j)) { board[i][j] = player; // 下棋 player = 1; // 切换到最大值玩家 score = alphaBeta(depth - 1, alpha, beta); // 递归搜索 board[i][j] = 0; // 撤销下棋 player = 2; // 切换回最小值玩家 if (score < beta) { beta = score; } if (alpha >= beta) { return beta; // 剪枝 } } } } return beta; } return 0; } int main() { int i, j, score; // 初始化棋盘 for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { board[i][j] = 0; } } // 从中央开始下棋 board[N/2][N/2] = 1; // α-β剪枝搜索 alphaBeta(DEPTH, -1000000, 1000000); // 输出最佳下棋位置 printf("Best move: (%d,%d)\n", bestRow, bestCol); return 0; } 解释: 首先定义了棋盘大小、搜索深度、棋盘、当前玩家以及最佳下棋位置等变量。 然后定义了以下辅助函数: - canPlace(row, col):判断当前位置是否可下棋。 - isWin(row, col, player):判断当前玩家是否胜利。 - eval():评估当前局面的得分。 最重要的函数是 alphaBeta(depth, alpha, beta),它是使用α-β剪枝算法实现的。该函数使用递归搜索的方式,在搜索树中进行深度优先搜索。对于每个搜索节点,如果已经到达指定深度或已经分出胜负,则直接返回评估函数的得分。否则,对于当前玩家,遍历棋盘上的所有空位置,假设该位置下棋后,切换到另一个玩家,继续递归搜索。如果搜索到的得分比当前α值大,则更新α值,并记录当前位置为最佳下棋位置。如果α值大于等于β值,则进行剪枝,返回α值或β值。 最后,在 main() 函数中初始化棋盘,并从中央开始下棋。然后调用 alphaBeta() 函数进行搜索,并输出最佳下棋位置。
以下是使用C++实现alphabeta剪枝算法的五子棋的代码示例: c++ #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; const int BOARD_SIZE = 15; enum class ChessType { NONE, BLACK, WHITE }; struct ChessBoard { ChessType board[BOARD_SIZE][BOARD_SIZE]; ChessType current_player; int last_row, last_col; ChessBoard() { for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { board[i][j] = ChessType::NONE; } } current_player = ChessType::BLACK; last_row = -1; last_col = -1; } void print() const { cout << " "; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { cout << i << " "; } cout << endl; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { cout << i << " "; for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { switch (board[i][j]) { case ChessType::NONE: cout << "+ "; break; case ChessType::BLACK: cout << "X "; break; case ChessType::WHITE: cout << "O "; break; } } cout << endl; } } bool put(int row, int col) { if (row < 0 || row >= BOARD_SIZE || col < 0 || col >= BOARD_SIZE || board[row][col] != ChessType::NONE) { return false; } board[row][col] = current_player; last_row = row; last_col = col; return true; } void undo() { board[last_row][last_col] = ChessType::NONE; last_row = -1; last_col = -1; current_player = (current_player == ChessType::BLACK) ? ChessType::WHITE : ChessType::BLACK; } bool is_win() const { if (last_row == -1 || last_col == -1) { return false; } const ChessType win_player = board[last_row][last_col]; int count = 0; // 横向 for (int i = max(last_col - 4, 0); i <= min(last_col + 4, BOARD_SIZE - 1); i++) { if (board[last_row][i] == win_player) { count++; if (count >= 5) { return true; } } else { count = 0; } } count = 0; // 纵向 for (int i = max(last_row - 4, 0); i <= min(last_row + 4, BOARD_SIZE - 1); i++) { if (board[i][last_col] == win_player) { count++; if (count >= 5) { return true; } } else { count = 0; } } count = 0; // 斜向(左上到右下) for (int i = max(last_row - 4, 0), j = max(last_col - 4, 0); i <= min(last_row + 4, BOARD_SIZE - 1) && j <= min(last_col + 4, BOARD_SIZE - 1); i++, j++) { if (board[i][j] == win_player) { count++; if (count >= 5) { return true; } } else { count = 0; } } count = 0; // 斜向(左下到右上) for (int i = min(last_row + 4, BOARD_SIZE - 1), j = max(last_col - 4, 0); i >= max(last_row - 4, 0) && j <= min(last_col + 4, BOARD_SIZE - 1); i--, j++) { if (board[i][j] == win_player) { count++; if (count >= 5) { return true; } } else { count = 0; } } return false; } vector> get_possible_positions() const { vector> positions; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == ChessType::NONE) { positions.emplace_back(i, j); } } } return positions; } }; int evaluate(const ChessBoard& board, ChessType player) { int score = 0; int count = 0; // 横向 for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board.board[i][j] == player) { count++; } else { score += count * count; count = 0; } } score += count * count; count = 0; } // 纵向 for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { if (board.board[i][j] == player) { count++; } else { score += count * count; count = 0; } } score += count * count; count = 0; } // 斜向(左上到右下) for (int k = 0; k < BOARD_SIZE; k++) { for (int i = max(k - 4, 0), j = max(k - 4, 0); i <= min(k + 4, BOARD_SIZE - 1) && j <= min(k + 4, BOARD_SIZE - 1); i++, j++) { if (board.board[i][j] == player) { count++; } else { score += count * count; count = 0; } } score += count * count; count = 0; } // 斜向(左下到右上) for (int k = 0; k < BOARD_SIZE; k++) { for (int i = min(k + 4, BOARD_SIZE - 1), j = max(k - 4, 0); i >= max(k - 4, 0) && j <= min(k + 4, BOARD_SIZE - 1); i--, j++) { if (board.board[i][j] == player) { count++; } else { score += count * count; count = 0; } } score += count * count; count = 0; } return score; } int alphabeta(const ChessBoard& board, int depth, int alpha, int beta, bool maximizing_player) { if (depth == 0 || board.is_win()) { return evaluate(board, ChessType::BLACK) - evaluate(board, ChessType::WHITE); } if (maximizing_player) { int max_score = INT_MIN; for (auto position : board.get_possible_positions()) { ChessBoard new_board = board; new_board.current_player = ChessType::BLACK; new_board.put(position.first, position.second); int score = alphabeta(new_board, depth - 1, alpha, beta, false); max_score = max(max_score, score); alpha = max(alpha, score); if (beta <= alpha) { break; } } return max_score; } else { int min_score = INT_MAX; for (auto position : board.get_possible_positions()) { ChessBoard new_board = board; new_board.current_player = ChessType::WHITE; new_board.put(position.first, position.second); int score = alphabeta(new_board, depth - 1, alpha, beta, true); min_score = min(min_score, score); beta = min(beta, score); if (beta <= alpha) { break; } } return min_score; } } pair<int, int> alphabeta_search(const ChessBoard& board, int depth) { pair<int, int> best_position(-1, -1); int best_score = INT_MIN; for (auto position : board.get_possible_positions()) { ChessBoard new_board = board; new_board.current_player = ChessType::BLACK; new_board.put(position.first, position.second); int score = alphabeta(new_board, depth, INT_MIN, INT_MAX, false); if (score > best_score) { best_score = score; best_position = position; } } return best_position; } int main() { ChessBoard board; board.print(); while (!board.is_win()) { if (board.current_player == ChessType::BLACK) { int row, col; cout << "Please input the row and col: "; cin >> row >> col; while (!board.put(row, col)) { cout << "Invalid position, please input again: "; cin >> row >> col; } } else { pair<int, int> position = alphabeta_search(board, 4); cout << "The AI put at (" << position.first << ", " << position.second << ")" << endl; board.put(position.first, position.second); } board.print(); } cout << "Game over!" << endl; return 0; } 这个示例实现了五子棋游戏的基本逻辑和alphabeta剪枝算法。其中,evaluate函数用于评估当前局面的得分,alphabeta函数用于搜索最佳下法,alphabeta_search函数用于搜索整个搜索树并返回最佳下法。在主函数中,玩家可以通过命令行输入他们的下法,而AI则使用alphabeta剪枝算法搜索最佳下法。
以下是一个简单的六子棋博弈树α-β剪枝算法的代码示例,仅供参考: const int MAXN = 8; const int INF = 0x3f3f3f3f; int board[MAXN][MAXN]; int ai, human; // ai 表示 AI 方,human 表示玩家方 int dx[8] = {1, 1, 0, -1, -1, -1, 0, 1}; int dy[8] = {0, 1, 1, 1, 0, -1, -1, -1}; bool valid(int x, int y) { // 判断坐标是否越界 return x >= 0 && x < MAXN && y >= 0 && y < MAXN; } int evaluate(int color) { // 评估函数,计算当前局面得分 int score = 0; for (int i = 0; i < MAXN; i++) { for (int j = 0; j < MAXN; j++) { if (board[i][j] == color) { for (int k = 0; k < 8; k++) { int cnt = 0, empty = 0, blocked = 0; for (int t = 1; t <= 5; t++) { int x = i + t * dx[k], y = j + t * dy[k]; if (valid(x, y)) { if (board[x][y] == color) cnt++; else if (board[x][y] == 0) empty++, blocked++; else blocked++; } else { blocked++; } } if (cnt == 4 && empty == 1) score += 10000; else if (cnt == 3 && empty == 2) score += 1000; else if (cnt == 2 && empty == 3) score += 100; else if (cnt == 1 && empty == 4) score += 10; else if (cnt == 0 && empty == 5) score += 1; } } } } return score; } int alphabeta(int depth, int alpha, int beta, bool maximize) { // α-β剪枝算法 if (depth == 0) return evaluate(ai); // 到达搜索深度限制,返回当前局面得分 int score = maximize ? -INF : INF; for (int i = 0; i < MAXN; i++) { for (int j = 0; j < MAXN; j++) { if (board[i][j] == 0) { board[i][j] = maximize ? ai : human; if (maximize) { // MAX 节点 score = max(score, alphabeta(depth - 1, alpha, beta, false)); alpha = max(alpha, score); } else { // MIN 节点 score = min(score, alphabeta(depth - 1, alpha, beta, true)); beta = min(beta, score); } board[i][j] = 0; // 回溯 if (alpha >= beta) return score; // 剪枝 } } } return score; } int main() { // 初始化棋盘和玩家方 memset(board, 0, sizeof(board)); ai = 1, human = 2; // AI 先手下一步 int x, y; alphabeta(6, -INF, INF, true); // 找到得分最高的位置 int maxscore = -INF; for (int i = 0; i < MAXN; i++) { for (int j = 0; j < MAXN; j++) { if (board[i][j] == 0 && evaluate(ai) > maxscore) { maxscore = evaluate(ai); x = i, y = j; } } } board[x][y] = ai; // 玩家下棋,略 return 0; } 需要注意的是,该代码仅实现了六子棋博弈树α-β剪枝算法的核心部分,还需要根据具体情况进行适当的修改和完善。
以下是一个六子棋博弈树的α-β剪枝算法的Python代码: python import numpy as np # 博弈树节点 class Node: def __init__(self, state, depth, alpha=-np.inf, beta=np.inf): self.state = state self.depth = depth self.alpha = alpha self.beta = beta self.children = [] def is_terminal(self): return self.depth == 0 or self.state.is_game_over() def evaluate(self): # 计算当前节点的估价值 return self.state.evaluate() def generate_children(self): # 生成当前节点的所有子节点 for move in self.state.get_legal_moves(): new_state = self.state.apply_move(move) child = Node(new_state, self.depth - 1) self.children.append(child) def get_best_child(self): # 获取当前节点的最佳子节点 best_child = None if self.children: best_child = self.children[0] for child in self.children: if child.alpha >= best_child.alpha: best_child = child return best_child # MiniMax算法 def minimax(node, maximizing_player): if node.is_terminal(): return node.evaluate() if maximizing_player: value = -np.inf for child in node.children: value = max(value, minimax(child, False)) node.alpha = max(node.alpha, value) if node.beta <= node.alpha: break return value else: value = np.inf for child in node.children: value = min(value, minimax(child, True)) node.beta = min(node.beta, value) if node.beta <= node.alpha: break return value # α-β剪枝算法 def alphabeta(node, depth, alpha, beta, maximizing_player): if depth == 0 or node.is_terminal(): return node.evaluate() if maximizing_player: value = -np.inf for child in node.children: value = max(value, alphabeta(child, depth - 1, alpha, beta, False)) alpha = max(alpha, value) if beta <= alpha: break return value else: value = np.inf for child in node.children: value = min(value, alphabeta(child, depth - 1, alpha, beta, True)) beta = min(beta, value) if beta <= alpha: break return value # 六子棋游戏状态 class GameState: def __init__(self): self.board = np.zeros((6, 6), dtype=int) self.current_player = 1 def is_game_over(self): # 判断游戏是否结束 if self.get_winner() is not None: return True return False def get_winner(self): # 判断游戏胜负 for i in range(6): if np.sum(self.board[i]) == 6: return 1 elif np.sum(self.board[i]) == -6: return -1 for i in range(6): if np.sum(self.board[:, i]) == 6: return 1 elif np.sum(self.board[:, i]) == -6: return -1 if self.board.trace() == 6 or np.fliplr(self.board).trace() == 6: return 1 elif self.board.trace() == -6 or np.fliplr(self.board).trace() == -6: return -1 return None def evaluate(self): # 计算当前游戏状态的估价值 winner = self.get_winner() if winner is not None: return winner * np.inf else: return np.sum(self.board) def get_legal_moves(self): # 获取当前玩家的合法落子位置 moves = [] for i in range(6): for j in range(6): if self.board[i][j] == 0: moves.append((i, j)) return moves def apply_move(self, move): # 更新游戏状态 new_state = GameState() new_state.board = np.copy(self.board) new_state.current_player = -self.current_player i, j = move new_state.board[i][j] = self.current_player return new_state # 初始化博弈树 def initialize_tree(state, depth): root = Node(state, depth) root.generate_children() return root # 选择最佳落子位置 def select_move(state, depth): root = initialize_tree(state, depth) for child in root.children: minimax(child, False) #alphabeta(child, depth - 1, -np.inf, np.inf, False) # 使用α-β剪枝算法 root.alpha = max(root.alpha, child.alpha) best_child = root.get_best_child() return best_child.state.get_last_move() # 测试 state = GameState() while not state.is_game_over(): if state.current_player == 1: move = select_move(state, 3) state = state.apply_move(move) else: move = tuple(map(int, input("请输入黑方落子位置:").split())) state = state.apply_move(move) print(state.board) print("游戏结束,胜利者为", state.get_winner()) 在代码中,Node类表示一个博弈树节点,GameState类表示一个六子棋游戏状态。minimax函数是标准的MiniMax算法,alphabeta函数是α-β剪枝算法。initialize_tree函数用于初始化博弈树,select_move函数用于选择最佳落子位置。在测试部分,程序会先使用AI自动落子,然后等待人类玩家输入落子位置,直到游戏结束。
### 回答1: java // 输入: 决策树根节点root // 输出: 剪枝后的决策树根节点 public TreeNode pruneTree(TreeNode root) { if (root == null) return null; // 先剪枝左子树 root.left = pruneTree(root.left); // 再剪枝右子树 root.right = pruneTree(root.right); // 如果左右子树都为空,并且当前节点的值为0 if (root.left == null && root.right == null && root.val == 0) { return null; } return root; } 这段代码是一个递归的剪枝算法。它遍历整棵决策树,对于每个节点,先剪枝左子树,再剪枝右子树。如果当前节点的左右子树都为空且节点的值为0,那么就将该节点删除。最后返回剪枝后的根节点。 ### 回答2: 剪枝算法(Pruning algorithm)是一种在决策树或搜索算法中用于减少计算量的技术。下面是一个简单的剪枝算法的Java代码示例: java public class PruningAlgorithm { public static double pruning(double[][] data, double threshold) { return pruningHelper(data, threshold, 0, 0); } public static double pruningHelper(double[][] data, double threshold, int index, double currentSum) { if (currentSum > threshold) { return currentSum; } if (index == data.length) { return currentSum; } double includeCurrent = pruningHelper(data, threshold, index + 1, currentSum + data[index][0]); double excludeCurrent = pruningHelper(data, threshold, index + 1, currentSum); return Math.max(includeCurrent, excludeCurrent); } public static void main(String[] args) { double[][] data = { {1.2}, {2.1}, {0.8}, {1.5} }; double threshold = 4.0; double result = pruning(data, threshold); System.out.println("Max sum: " + result); } } 上述代码实现了一个简单的剪枝算法,并通过一个二维数组data和一个阈值threshold进行测试。pruningHelper方法用于递归计算所有可能的组合,并将当前和大于阈值的情况进行剪枝处理,从而减少无效的计算。最终得到的结果是能够在满足阈值限制的条件下,选择最大的和。 以上是一个简单的剪枝算法的Java实现示例,实际使用中可能需要根据具体的需求进行适当的修改。 ### 回答3: 剪枝算法(Pruning algorithm)是一种用于优化搜索过程的算法,它通过剪去一些无关的分支,从而减少搜索空间,提高搜索效率。下面是一个使用剪枝算法的Java代码示例: java public class PruningAlgorithm { // 定义一个全局变量,用于保存找到的最优解 private static int maxSum; public static void main(String[] args) { int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5}; maxSum = 0; pruning(nums, 0, 0); System.out.println("最大和为:" + maxSum); } // 剪枝算法函数 public static void pruning(int[] nums, int index, int sum) { // 当搜索到最后一个元素时,比较当前和与最优解,并更新最优解 if (index == nums.length) { maxSum = Math.max(maxSum, sum); return; } // 假设选择当前元素 sum += nums[index]; // 当前和如果大于最优解,则继续搜索下一个元素 if (sum <= maxSum) { pruning(nums, index + 1, sum); } // 回溯,撤销选择 sum -= nums[index]; // 假设不选择当前元素 // 当前和如果大于最优解,则继续搜索下一个元素 if (sum <= maxSum) { pruning(nums, index + 1, sum); } } } 以上代码实现了一个用于计算数组元素最大和的剪枝算法。在每一层搜索时,根据当前和与最优解的关系来选择是否继续搜索。如果当前和大于最优解,则直接剪枝,不再继续搜索。通过这种方式,可以减少不必要的搜索操作,提高搜索效率。
以下是alpha-beta剪枝算法的Python代码示例: python # 定义alpha-beta剪枝算法 def alpha_beta_search(state): # 定义alpha和beta的初始值 alpha = float('-inf') beta = float('inf') # 调用递归函数进行搜索 return max_value(state, alpha, beta) # 定义max_value函数 def max_value(state, alpha, beta): # 如果达到终止状态,则返回其效用值 if state.is_terminal(): return state.utility() # 定义v的初始值 v = float('-inf') # 遍历所有可能的动作 for action in state.actions(): # 计算该动作的效用值 child_state = state.result(action) # 调用min_value函数进行搜索 min_val = min_value(child_state, alpha, beta) # 更新v和alpha的值 v = max(v, min_val) alpha = max(alpha, v) # 如果beta小于等于alpha,则进行剪枝 if beta <= alpha: break return v # 定义min_value函数 def min_value(state, alpha, beta): # 如果达到终止状态,则返回其效用值 if state.is_terminal(): return state.utility() # 定义v的初始值 v = float('inf') # 遍历所有可能的动作 for action in state.actions(): # 计算该动作的效用值 child_state = state.result(action) # 调用max_value函数进行搜索 max_val = max_value(child_state, alpha, beta) # 更新v和beta的值 v = min(v, max_val) beta = min(beta, v) # 如果beta小于等于alpha,则进行剪枝 if beta <= alpha: break return v 注意,在实际应用中,alpha-beta剪枝算法的实现可能会有所不同,具体实现方式可能会根据具体问题进行调整和优化。
以下是一个简单的枚举树剪枝算法的代码示例: #include <iostream> using namespace std; const int N = 10; int n, ans; bool used[N]; void dfs(int u, int sum) { if (u == n + 1) { ans = max(ans, sum); return; } for (int i = 1; i <= n; i++) { if (!used[i]) { used[i] = true; dfs(u + 1, sum + i); used[i] = false; } } } int main() { cin >> n; dfs(1, 0); cout << ans << endl; return 0; } 这个代码实现了一个简单的枚举树剪枝算法,用于求解从1到n的n个数的排列中,所有排列中数字之和的最大值。具体实现思路如下: 1. 定义一个used数组,用于记录某个数字是否已经被使用过。 2. 定义一个dfs函数,用于进行深度优先搜索。函数传入两个参数,一个是当前搜索到的位置u,另一个是当前已经搜索到的数字之和sum。 3. 在dfs函数中,如果当前搜索到的位置u已经超过了n+1,说明已经搜索完了所有数字,此时更新答案ans,并返回。 4. 在dfs函数中,遍历1到n的所有数字,如果某个数字i没有被使用过,则将其标记为已使用(即将used[i]设为true),并进行下一层搜索(即调用dfs函数,传入参数u+1和sum+i)。 5. 在dfs函数中,搜索完一个数字后,需要将其标记为未使用(即将used[i]设为false)。 在这个算法中,使用了枚举树剪枝的思想,即在搜索过程中,记录已经搜索到的数字之和,如果已经搜索到的数字之和超过了当前最优解,就可以直接返回,减少搜索时间。
下面是六子棋建立博弈树α-β剪枝算法的代码,使用C语言实现: #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include #define BOARD_SIZE 6 #define EMPTY 0 #define PLAYER1 1 #define PLAYER2 2 int board[BOARD_SIZE][BOARD_SIZE]; // 判断当前棋盘状态下是否有玩家获胜 int is_win(int player) { int i, j, k; // 横向检查 for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE - 5; j++) { for (k = 0; k < 6; k++) { if (board[i][j + k] != player) { break; } } if (k == 6) { return 1; } } } // 竖向检查 for (i = 0; i < BOARD_SIZE - 5; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { for (k = 0; k < 6; k++) { if (board[i + k][j] != player) { break; } } if (k == 6) { return 1; } } } // 左上到右下斜线检查 for (i = 0; i < BOARD_SIZE - 5; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE - 5; j++) { for (k = 0; k < 6; k++) { if (board[i + k][j + k] != player) { break; } } if (k == 6) { return 1; } } } // 右上到左下斜线检查 for (i = 5; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE - 5; j++) { for (k = 0; k < 6; k++) { if (board[i - k][j + k] != player) { break; } } if (k == 6) { return 1; } } } return 0; } // 计算当前棋盘状态的得分 int evaluate_board() { int i, j, k, player1_score, player2_score; // 横向得分 player1_score = player2_score = 0; for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE - 5; j++) { int player1_count = 0, player2_count = 0; for (k = 0; k < 6; k++) { if (board[i][j + k] == PLAYER1) { player1_count++; } else if (board[i][j + k] == PLAYER2) { player2_count++; } } if (player1_count > 0 && player2_count == 0) { player1_score += 10; } else if (player2_count > 0 && player1_count == 0) { player2_score += 10; } } } // 竖向得分 for (i = 0; i < BOARD_SIZE - 5; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { int player1_count = 0, player2_count = 0; for (k = 0; k < 6; k++) { if (board[i + k][j] == PLAYER1) { player1_count++; } else if (board[i + k][j] == PLAYER2) { player2_count++; } } if (player1_count > 0 && player2_count == 0) { player1_score += 10; } else if (player2_count > 0 && player1_count == 0) { player2_score += 10; } } } // 左上到右下斜线得分 for (i = 0; i < BOARD_SIZE - 5; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE - 5; j++) { int player1_count = 0, player2_count = 0; for (k = 0; k < 6; k++) { if (board[i + k][j + k] == PLAYER1) { player1_count++; } else if (board[i + k][j + k] == PLAYER2) { player2_count++; } } if (player1_count > 0 && player2_count == 0) { player1_score += 10; } else if (player2_count > 0 && player1_count == 0) { player2_score += 10; } } } // 右上到左下斜线得分 for (i = 5; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE - 5; j++) { int player1_count = 0, player2_count = 0; for (k = 0; k < 6; k++) { if (board[i - k][j + k] == PLAYER1) { player1_count++; } else if (board[i - k][j + k] == PLAYER2) { player2_count++; } } if (player1_count > 0 && player2_count == 0) { player1_score += 10; } else if (player2_count > 0 && player1_count == 0) { player2_score += 10; } } } return player1_score - player2_score; } // 枚举所有空位,计算当前玩家的得分 int alpha_beta_search(int alpha, int beta, int depth, int player) { int i, j, value, best_value; if (is_win(PLAYER1)) { return INT_MAX; } else if (is_win(PLAYER2)) { return INT_MIN; } else if (depth == 0) { return evaluate_board(); } if (player == PLAYER1) { best_value = INT_MIN; for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == EMPTY) { board[i][j] = PLAYER1; value = alpha_beta_search(alpha, beta, depth - 1, PLAYER2); board[i][j] = EMPTY; if (value > best_value) { best_value = value; } if (best_value > alpha) { alpha = best_value; } if (alpha >= beta) { return best_value; } } } } } else { best_value = INT_MAX; for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == EMPTY) { board[i][j] = PLAYER2; value = alpha_beta_search(alpha, beta, depth - 1, PLAYER1); board[i][j] = EMPTY; if (value < best_value) { best_value = value; } if (best_value < beta) { beta = best_value; } if (alpha >= beta) { return best_value; } } } } } return best_value; } // 根据当前玩家的得分,找到最佳落子位置 void find_best_move(int *x, int *y) { int i, j, value, best_value; *x = *y = -1; best_value = INT_MIN; for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == EMPTY) { board[i][j] = PLAYER1; value = alpha_beta_search(INT_MIN, INT_MAX, 5, PLAYER2); board[i][j] = EMPTY; if (value > best_value) { best_value = value; *x = i; *y = j; } } } } } int main() { int i, j, x, y; // 初始化棋盘 for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { board[i][j] = EMPTY; } } // 玩家和AI轮流下棋,直到有一方获胜或棋盘已满 while (!is_win(PLAYER1) && !is_win(PLAYER2)) { // 玩家下棋 printf("Enter your move (row column): "); scanf("%d %d", &x, &y); if (board[x][y] != EMPTY) { printf("Invalid move!\n"); continue; } board[x][y] = PLAYER2; // AI下棋 find_best_move(&x, &y); board[x][y] = PLAYER1; // 输出当前棋盘状态 for (i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { printf("%d ", board[i][j]); } printf("\n"); } printf("\n"); } // 输出获胜者 if (is_win(PLAYER1)) { printf("AI wins!\n"); } else if (is_win(PLAYER2)) { printf("You win!\n"); } else { printf("Draw!\n"); } return 0; } 注意,这只是一个简单的示例代码,可能存在一些问题和需要完善的地方。如果你想使用这个代码进行实际的游戏,需要进一步优化和改进。
Alpha-Beta剪枝算法是一种用于减少搜索树节点的数量的算法,常用于博弈树搜索问题。其基本思想是在搜索过程中,当搜索到某个节点时,如果已经可以确定该节点不会影响最终的决策结果,就可以提前结束该节点的搜索,从而减少搜索的节点数,提高搜索效率。 Alpha-Beta剪枝算法的伪代码如下: function alphabeta(node, depth, alpha, beta, maximizingPlayer) if depth = 0 or node is a terminal node return the heuristic value of node if maximizingPlayer v := -∞ for each child of node v := max(v, alphabeta(child, depth - 1, alpha, beta, FALSE)) alpha := max(alpha, v) if beta ≤ alpha break (* β cut-off *) return v else v := +∞ for each child of node v := min(v, alphabeta(child, depth - 1, alpha, beta, TRUE)) beta := min(beta, v) if beta ≤ alpha break (* α cut-off *) return v 其中,node表示当前的节点,depth表示当前搜索的深度,alpha和beta表示当前搜索到的最小值和最大值,maximizingPlayer表示当前是极大节点还是极小节点。 该算法的核心思想是在搜索树的遍历过程中,动态地维护当前搜索到的最小值和最大值,以及当前搜索深度,根据这些信息来判断是否需要剪枝。具体来说,如果当前是极大节点,那么只要有一个子节点的值大于等于beta,就可以剪枝;如果当前是极小节点,那么只要有一个子节点的值小于等于alpha,就可以剪枝。这样就可以减少搜索的节点数,提高搜索效率。 需要注意的是,在实际应用中,一般还会加入一些启发式的方法来进一步减少搜索的节点数,提高算法的效率。

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