C代码实现已知权重和偏置,计算一层卷积,一层全连接神经网络的输出,输入为1*784,卷积为大小为1步,6通道,3*3,输出为1*10
时间: 2024-03-05 22:48:53 浏览: 54
好的,我来为您解答这个问题。首先,我们需要了解卷积和全连接层的计算过程,并根据题目给出的参数进行计算。
1. 卷积层的计算过程
卷积层的计算过程可以分为以下几步:
1.1. 将输入的图像按照卷积核大小进行切分,得到多个大小相同的子图像。
1.2. 将每个子图像与卷积核进行卷积操作,得到一个输出值。
1.3. 将所有输出值组合起来,得到卷积层的输出。
根据题目给出的参数,输入图像的大小为1*784,卷积核大小为3*3,步长为1,输出通道数为6。因此,我们可以得到卷积层的输出大小为1*6*782(784-3+1=782)。
2. 全连接层的计算过程
全连接层的计算过程可以分为以下几步:
2.1. 将卷积层的输出展开成一个一维向量。
2.2. 将展开后的向量与权重矩阵相乘,得到一个新的向量。
2.3. 将新的向量加上偏置向量,得到全连接层的输出。
根据题目给出的参数,全连接层的输入大小为1*6*782=4692,输出大小为1*10。因此,我们需要构造一个大小为4692*10的权重矩阵和一个大小为1*10的偏置向量。
下面是C代码实现:
```c
#include <stdio.h>
// 卷积层参数
#define INPUT_SIZE 784
#define OUTPUT_SIZE 6
#define KERNEL_SIZE 3
#define STRIDE 1
// 全连接层参数
#define FC_INPUT_SIZE (OUTPUT_SIZE * (INPUT_SIZE - KERNEL_SIZE + 1))
#define FC_OUTPUT_SIZE 10
// 卷积核和偏置
float kernel[OUTPUT_SIZE][KERNEL_SIZE][KERNEL_SIZE];
float bias[OUTPUT_SIZE];
// 全连接层的权重和偏置
float fc_weights[FC_INPUT_SIZE][FC_OUTPUT_SIZE];
float fc_bias[FC_OUTPUT_SIZE];
// 输入数据
float input[1][INPUT_SIZE];
// 卷积层的输出和全连接层的输出
float conv_output[1][OUTPUT_SIZE][INPUT_SIZE - KERNEL_SIZE + 1];
float fc_output[1][FC_OUTPUT_SIZE];
// 计算卷积层
void conv() {
// 对于每个输出通道
for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) {
// 对于输入中的每个子图像
for (int j = 0; j < INPUT_SIZE - KERNEL_SIZE + 1; j += STRIDE) {
// 对于卷积核的每个元素
for (int k = 0; k < KERNEL_SIZE; k++) {
for (int l = 0; l < KERNEL_SIZE; l++) {
// 计算卷积
conv_output[0][i][j] +=
input[0][j + k + l * 28] * kernel[i][k][l];
}
}
// 加上偏置
conv_output[0][i][j] += bias[i];
}
}
}
// 计算全连接层
void fc() {
// 展开卷积层的输出
float fc_input[1][FC_INPUT_SIZE];
for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) {
for (int j = 0; j < INPUT_SIZE - KERNEL_SIZE + 1; j++) {
fc_input[0][i * (INPUT_SIZE - KERNEL_SIZE + 1) + j] =
conv_output[0][i][j];
}
}
// 计算全连接层的输出
for (int i = 0; i < FC_OUTPUT_SIZE; i++) {
fc_output[0][i] = 0;
for (int j = 0; j < FC_INPUT_SIZE; j++) {
fc_output[0][i] += fc_input[0][j] * fc_weights[j][i];
}
fc_output[0][i] += fc_bias[i];
}
}
int main() {
// 初始化卷积核和偏置
for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) {
for (int j = 0; j < KERNEL_SIZE; j++) {
for (int k = 0; k < KERNEL_SIZE; k++) {
kernel[i][j][k] = 0.1;
}
}
bias[i] = 0.2;
}
// 初始化全连接层的权重和偏置
for (int i = 0; i < FC_INPUT_SIZE; i++) {
for (int j = 0; j < FC_OUTPUT_SIZE; j++) {
fc_weights[i][j] = 0.3;
}
}
for (int i = 0; i < FC_OUTPUT_SIZE; i++) {
fc_bias[i] = 0.4;
}
// 初始化输入
for (int i = 0; i < INPUT_SIZE; i++) {
input[0][i] = i * 0.01;
}
// 计算卷积层和全连接层
conv();
fc();
// 输出结果
for (int i = 0; i < FC_OUTPUT_SIZE; i++) {
printf("%f ", fc_output[0][i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
```
注意,这里只是一个简单的示例代码,实际情况中还需要考虑更多的因素,比如使用卷积层后需要进行激活函数的处理,全连接层可能需要使用批量归一化等技术来提高模型的性能。
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