C++怎么实现softmax函数(C++,softmax,开发技术)

背景

今天面试字节算法岗时被问到的问题，让我用C++实现一个softmax函数。softmax是逻辑回归在多分类问题上的推广。大概的公式如下：

即判断该变量在总体变量中的占比。

第一次实现

实现

我们用vector来封装输入和输出，简单的按公式复现。

vector<double>softmax(vector<double>input){ doubletotal=0; for(autox:input) { total+=exp(x); } vector<double>result; for(autox:input) { result.push_back(exp(x)/total); } returnresult;}

测试

test 1

• 测试用例1: {1, 2, 3, 4, 5}

• 测试输出1: {0.0116562, 0.0316849, 0.0861285, 0.234122, 0.636409}

经过简单测试是正常的。

test 2

但是这时面试官提出了一个问题，即如果有较大输入变量时会怎么样？

• 测试用例2: {1, 2, 3, 4, 5, 1000}

• 测试输出2: {0, 0, 0, 0, 0, nan}

由于 e^1000已经溢出了双精度浮点(double)所能表示的范围，所以变成了NaN(not a number)。

第二次实现(改进)

改进原理

我们注意观察softmax的公式:

如果我们给上下同时乘以一个很小的数，最后答案的值是不变的。

那我们可以给每一个输入 x i 都减去一个值 a ，防止爆精度。

大致表示如下:

实现

vector<double>softmax(vector<double>input){ doubletotal=0; doubleMAX=input[0]; for(autox:input) { MAX=max(x,MAX); } for(autox:input) { total+=exp(x-MAX); } vector<double>result; for(autox:input) { result.push_back(exp(x-MAX)/total); } returnresult;}

测试

test 1

• 测试用例1: {1, 2, 3, 4, 5, 1000}

• 测试输出1: {0, 0, 0, 0, 0, 1}

test 2

• 测试用例1: {0, 19260817, 19260817}

• 测试输出1: {0, 0.5, 0.5}

我们发现结果正常了。

完整代码

#include<iostream>#include<vector>#include<math.h>usingnamespacestd;vector<double>softmax(vector<double>input){ doubletotal=0; doubleMAX=input[0]; for(autox:input) { MAX=max(x,MAX); } for(autox:input) { total+=exp(x-MAX); } vector<double>result; for(autox:input) { result.push_back(exp(x-MAX)/total); } returnresult;}intmain(intargc,char*argv[]){ intn; cin>>n; vector<double>input; while(n--) { doublex; cin>>x; input.push_back(x); } for(autoy:softmax(input)) { cout<<y<<''; }}