【算法】NOIP2003神经网络

【算法】NOIP2003神经网络

码农世界 2024-05-18 前端 66 次浏览 0个评论

题目描述

人工神经网络(Artificial Neural Network)是一种新兴的具有自我学习能力的计算系统,在模式识别、函数逼近及贷款风险评估等诸多领域有广泛的应用。对神经网络的研究一直是当今的热门方向,兰兰同学在自学了一本神经网络的入门书籍后,提出了一个简化模型,他希望你能帮助他用程序检验这个神经网络模型的实用性。

在兰兰的模型中,神经网络就是一张有向图,图中的节点称为神经元,而且两个神经元之间至多有一条边相连,下图是一个神经元的例子:

神经元〔编号为1)

图中,X1—X3是信息输入渠道,Y1-Y2是信息输出渠道,C1表示神经元目前的状态,Ui是阈值,可视为神经元的一个内在参数。神经元按一定的顺序排列,构成整个神经网络。在兰兰的模型之中,神经网络中的神经无分为几层;称为输入层、输出层,和若干个中间层。每层神经元只向下一层的神经元输出信息,只从上一层神经元接受信息。下图是一个简单的三层神经网络的例子。

兰兰规定,Ci服从公式:

(其中n是网络中所有神经元的数目)

公式中的Wji(可能为负值)表示连接j号神经元和 i号神经元的边的权值。当 Ci大于0时,该神经元处于兴奋状态,否则就处于平静状态。当神经元处于兴奋状态时,下一秒它会向其他神经元传送信号,信号的强度为Ci。

如此.在输入层神经元被激发之后,整个网络系统就在信息传输的推动下进行运作。现在,给定一个神经网络,及当前输入层神经元的状态(Ci),要求你的程序运算出最后网络输出层的状态。

输入描述:

第一行是两个整数n(1≤n≤200)和p。

接下来n行,每行两个整数,第i+1行是神经元i最初状态和其阈值(Ui),非输入层的神经元开始时状态必然为0。

再下面P行,每行由两个整数i,j及一个整数Wij,表示连接神经元i、j的边权值为Wij。

输出描述:

包含若干行,每行有两个整数,分别对应一个神经元的编号,及其最后的状态,两个整数间以空格分隔。 仅输出最后状态非零的输出层神经元状态,并且按照编号由小到大顺序输出! 若输出层的神经元最后状态均为0,则输出 NULL。

示例1

输入

5 6
1 0
1 0
0 1
0 1
0 1
1 3 1
1 4 1
1 5 1
2 3 1
2 4 1
2 5 1

输出

3 1
4 1
5 1

思路

根据样例我们可以得到一张图:(边权均为1)

其中入度位0的点为输入点,出度为0的点位输出点。

只有当上一层的点全部遍历之后才会遍历下一层的点,因此我们可以先求出该有向无环的拓扑排序。

然后根据拓扑排序一次遍历该图的所有点(例如便利到点1,会遍历所有以点1位直接前驱的点),遍历点1之后,3、4、5的状态均为1,遍历点2之后3、4、5均为2,将所有输出点的状态减去阈值,就为最终状态。

(拓扑排序在我之前的文章中有介绍,在此就不多赘述…)

代码

#include
using namespace std;
const int N = 200 * 200 + 10;
int n,m;
int h[N],ne[N],e[N],w[N],idx;
int dist[N],u[N];
int in[N],out[N];
bool flag[N];
void add(int a,int b,int c)
{
    e[idx] = b,ne[idx] = h[a],w[idx] = c,h[a] = idx ++;
}
void top_sort()
{
    queue q;
    for(int i = 1; i <= n; i ++)
        if(!in[i]) q.push(i);
    while(!q.empty())
    {
        int t = q.front();
        q.pop();
        for(int i = h[t]; ~i ;i = ne[i])
        {
            int j = e[i];
            in[j] --;
            if(dist[t] > 0) dist[j] += w[i] * dist[t];
            if(in[j] == 0)
            {
                q.push(j);
            }
        }
    }
}
int main()
{
    memset(h,-1,sizeof h);
    cin >> n >> m;
    for(int i = 1; i <= n; i ++)
    {
        int a,b;
        cin >> a >> b;
        u[i] = b;
        if(a == 0) dist[i] = a - b;
        else dist[i] = a;
    }
    while(m --)
    {
        int a,b,c;
        cin >> a >> b >> c;
        out[a] ++;
        in[b] ++;
        add(a,b,c);
    }
    top_sort();
    bool f = false;
    for(int i = 1; i <= n; i ++)
    {
        if(!out[i] && dist[i] > 0)
        {
            cout << i << " " << dist[i] << endl;
            f = true;
        }
    }
    if(!f) cout << "NULL" << endl;
    return 0;
}

来源:牛客网

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