Ein neuronales Netz trainieren, das XOR löst

XOR (exklusives Oder) ist das klassische Problem, das ein einzelnes Neuron nicht lösen kann, ein Netz mit einer verborgenen Schicht aber schon. Trainiere ein Netz mit 2 Eingaben, 2 verborgenen Neuronen und 1 Ausgabe, alle mit Sigmoid (σ(z) = 1 / (1 + e^(-z))), mit dem Verlust L = (y - target)².

Die Trainingsdaten, in jeder Epoche immer in dieser Reihenfolge verwendet:

Eingabe	target
[0, 0]	0
[0, 1]	1
[1, 0]	1
[1, 1]	0

Für jedes Beispiel:

Vorwärts: a_j = σ(x₁ × hidden_weights[j][0] + x₂ × hidden_weights[j][1] + hidden_biases[j]), y = σ(a₁ × output_weights[0] + a₂ × output_weights[1] + output_bias)
delta_out = 2 × (y - target) × y × (1 - y) und delta_j = delta_out × output_weights[j] × a_j × (1 - a_j), mit den Gewichten vor der Aktualisierung für dieses Beispiel
Aktualisiere jeden Parameter mit der Lernrate lr: output_weights[j] -= lr × delta_out × a_j, output_bias -= lr × delta_out, hidden_weights[j][i] -= lr × delta_j × x_i, hidden_biases[j] -= lr × delta_j

Implementiere train_xor(hidden_weights, hidden_biases, output_weights, output_bias, learning_rate, epochs).

Ausgabe

Gib nach dem Training die Vorhersagen y des Netzes für die Eingaben [0, 0], [0, 1], [1, 0] und [1, 1] in dieser Reihenfolge zurück.

Einschränkungen

0 ≤ epochs ≤ 5.000

0 < learning_rate ≤ 5

-2 ≤ jedes Startgewicht und jeder Start-Bias ≤ 2

Beispiele

Beispiel 1

Eingabe:
epochs = 0
output_bias = 0.0
hidden_biases = [0.0, 0.3]
learning_rate = 1.5
hidden_weights = [
    [0.2, 0.8],
    [0.9, -0.7]
]
output_weights = [-0.6, 0.4]

Erwartete Ausgabe:
[0.482451, 0.436972, 0.494378, 0.452729]

Erläuterung

Bei 0 Epochen wird nichts trainiert, also ist das Ergebnis einfach der Vorwärtsdurchlauf mit den Startgewichten: etwa [0.482, 0.437, 0.494, 0.453]. Das untrainierte Netz gibt jeder Eingabe fast dieselbe Antwort.

Beispiel 2

Eingabe:
epochs = 2000
output_bias = 0.0
hidden_biases = [0.0, 0.3]
learning_rate = 1.5
hidden_weights = [
    [0.2, 0.8],
    [0.9, -0.7]
]
output_weights = [-0.6, 0.4]

Erwartete Ausgabe:
[0.015727, 0.982119, 0.985515, 0.013682]

Erläuterung

Nach 2.000 Epochen liegen die Vorhersagen bei etwa [0.016, 0.982, 0.986, 0.014]: niedrig für [0, 0] und [1, 1], hoch für [0, 1] und [1, 0]. Das Netz hat XOR gelernt.

Referenzen

Führe die Beispieltests aus, um deinen Code zu prüfen, ohne einzureichen.

Beispiel 1 Nicht ausgeführt

Eingabe:

epochs = 0
output_bias = 0.0
hidden_biases = [0.0, 0.3]
learning_rate = 1.5
hidden_weights = [
    [0.2, 0.8],
    [0.9, -0.7]
]
output_weights = [-0.6, 0.4]

Erwartete Ausgabe:

[0.482451, 0.436972, 0.494378, 0.452729]

Deine Ausgabe

Beispiel 2 Nicht ausgeführt

Eingabe:

epochs = 2000
output_bias = 0.0
hidden_biases = [0.0, 0.3]
learning_rate = 1.5
hidden_weights = [
    [0.2, 0.8],
    [0.9, -0.7]
]
output_weights = [-0.6, 0.4]

Erwartete Ausgabe:

[0.015727, 0.982119, 0.985515, 0.013682]

Deine Ausgabe

4 versteckte Tests werden beim Einreichen ebenfalls ausgeführt.

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🔷 Über diesen C#-/.NET-Online-Executor

Der CodeUtility C# Executor ermöglicht es dir, echten C#‑Code direkt im Browser zu schreiben und auszuführen - keine Installation, kein Visual-Studio-Setup und kein .NET SDK erforderlich. Er wird von einer sicheren Sandbox betrieben, die die .NET-Laufzeit und moderne C#‑Sprachversionen unterstützt, einschließlich C# 9 und neuer.

Dieses Tool verwendet unter der Haube dotnet-script, um deinen Code mit echtem .NET‑Verhalten zu kompilieren und auszuführen. So kannst du sowohl mit grundlegenden als auch mit fortgeschrittenen C#‑Funktionen wie LINQ, async/await, Pattern Matching und Generics experimentieren.

Du kannst einfache Skripte, Funktionen und Logikabläufe testen oder Konzepte wie Klassen, Strukturen, Vererbung und Schnittstellen erkunden - alles in einer sauberen, ablenkungsfreien Programmierumgebung.

Egal, ob du C# lernst, Algorithmen testest oder mit .NET‑Features experimentierst: Der CodeUtility C# Executor bietet dir eine schnelle, sichere und zuverlässige Möglichkeit, C#‑Code sofort in jedem Browser auszuführen.

Mehr als nur ein Code-Runner

Nutzen Sie im selben Executor einen Editor für mehrere Dateien, ein isoliertes Ausführungsterminal, laufzeitspezifische Bibliotheken, persistente Arbeitsbereiche, Freigaben und Zusammenarbeit in Echtzeit.

Wie verwende ich diesen Executor?

Wählen Sie eine Laufzeit aus, öffnen oder erstellen Sie eine Datei, schreiben Sie Ihren Code und wählen Sie Ausführen. Die Ausgabe erscheint im Terminal. Angemeldete Benutzer können Dateien in einem Arbeitsbereich speichern, Bibliotheken installieren und über Freigaben zusammenarbeiten.

Wählen Sie eine Version aus und bearbeiten Sie die aktuelle Datei oder öffnen Sie eine andere Datei aus dem Arbeitsbereich.
Führen Sie den Code aus, geben Sie bei Aufforderung Daten im Terminal ein und prüfen Sie den gespeicherten Ausführungsverlauf.
Nutzen Sie Bibliotheken, Arbeitsbereichswerkzeuge, Freigaben und den Chat, wenn Ihre Aufgabe mehr als ein einzelnes Codefragment erfordert.

Beginnen Sie mit dem Codieren

VersionWählen Sie vor der Ausführung eine Laufzeit aus.Installierte Bibliotheken gehören zur ausgewählten Sprachversion.
„Offene Dateien“ listet ungeöffnete Textdateien auf.Wählen Sie eine aus, um sie in einer verfügbaren Editor-Registerkarte zu öffnen.
Ausführen führt die aktive Datei aus, wobei ihr Arbeitsbereich für das Programm verfügbar ist.
Stop beendet die aktuelle Ausführung vor ihrem Zeitlimit.
Der erweiterte Modus öffnet das IDE-Layout mit einem Datei-Explorer und einem beweglichen, in der Größe veränderbaren Terminal.

Arbeitsbereich und Bibliotheken

Neue Datei erstellt eine Datei im ausgewählten übergeordneten Verzeichnis und öffnet sie im Editor.
Neuer Ordner erstellt ein Verzeichnis bis zur unterstützten Verschachtelungstiefe.
Dateien hochladen fügt einem Verzeichnis eine oder mehrere sichere Dateien hinzu.
Beim Herunterladen wird eine Datei oder ein ZIP-Verzeichnis auf Ihrem Gerät gespeichert.
Durch Kopieren wird eine Arbeitsbereichsdatei oder ein Arbeitsbereichsverzeichnis dupliziert.
Umbenennen ändert den Namen einer Datei und aktualisiert die geöffnete Registerkarte und den Verlauf.
„Verschieben“ verschiebt ein Element;Dateien und Verzeichnisse können ebenfalls gezogen werden.
Mit „Löschen“ wird ein Element nach der Bestätigung entfernt und die geöffnete Editor-Registerkarte geschlossen.
Vorinstallierte Bibliotheken zeigen Pakete an, die bereits in dieser Laufzeit enthalten sind.
Add Lib installiert ein privates Paket für Ihr Konto und die ausgewählte Laufzeit.

Terminal und Hilfe

Der Ausführungsverlauf öffnet die vorherigen und nächsten gespeicherten Ausgaben.
Ausgabe kopieren kopiert den aktuellen Terminaltext.
„Ausgabe löschen“ entfernt nach der Bestätigung alle gespeicherten Laufausgaben.
Explain fasst den aktiven Code zusammen.
„Neueste“ öffnet aktuelle Erklärungen und Ergebnisse.
Die Einstellungen ändern Schriftarten, Designs und sichtbare Symbolleistenschaltflächen.

Teilen und Zusammenarbeit

Share veröffentlicht die aktuelle Datei, ein Verzeichnis oder den gesamten Arbeitsbereich als Snapshot oder Live-Arbeitsbereich.Sie kontrollieren den Linkzugriff und bestimmen, wer Änderungen speichern darf.
Protokolle zeichnen gespeicherte Mitarbeiteraktionen in einem gemeinsam genutzten Arbeitsbereich auf.
Mit dem Share-Chat können angemeldete Teilnehmer Nachrichten senden, Personen erwähnen, Codeblöcke teilen und Online- oder Tippmitglieder sehen.
Bei der Live-Zusammenarbeit werden die Cursor der Mitwirkenden und gespeicherte Dateiaktualisierungen angezeigt.Nur-Leser-Benutzer können die neueste Version laden oder vorübergehende Änderungen beibehalten.

Quoten und Grenzen

Die Ausführungszeit ist auf 20 Sekunden pro Serverlauf begrenzt.Verwenden Sie Stopp, wenn Sie es früher beenden möchten.
Der Arbeitsbereichsspeicher ermöglicht 100 Dateien, 100 Verzeichnisse und insgesamt 10 MiB für jeden angemeldeten Benutzerarbeitsbereich und jede Sprache.
Dateien und Ordner sind auf 1 MiB pro Datei und 5 verschachtelte Verzeichnisebenen beschränkt.Für von Ihrem Code generierte Dateien gilt dasselbe Kontingent.
Private Bibliotheken sind auf 10 installierte Pakete pro Konto und Laufzeit beschränkt.
Freigabe-Snapshots können bis zu 100 Dateien, 1 MiB pro Datei und insgesamt 2 MiB enthalten.
Freigabeeinladungen unterstützen bis zu 25 Personen pro Freigabe, wobei Zugriffs- und Speicherberechtigungen separat verwaltet werden.
Der Share-Chat erlaubt 2.000 Zeichen pro Nachricht und 10.000 Nachrichten pro Share.
Die Kontingenterzwingung gilt auch während der Codeausführung.Ein Schreibvorgang, der die Dateianzahl, -größe, -speicherung oder -verschachtelungsgrenzen überschreitet, wird sicher abgelehnt.

Gut zu wissen Führen Sie nur Code aus und installieren Sie Pakete, denen Sie vertrauen.Die Ausführung ist isoliert und eingeschränkt, Ihr Programm kann jedoch weiterhin Dateien in einem beschreibbaren Arbeitsbereich bis zu seinem erzwungenen Kontingent ändern.

💡 C#‑Grundlagen & Beispiele, die du oben ausprobieren kannst

1. Variablen und Konstanten deklarieren

C# verwendet streng typisierte Variablendeklarationen. Verwende const für Compile‑Time‑Konstanten und readonly für Laufzeitkonstanten.

int age = 30;
double pi = 3.14159;
char grade = 'A';
string name = "Alice";
bool isActive = true;

// Konstanten
const int MaxUsers = 100;
const string Company = "CodeUtility";

2. Bedingungen (if / switch)

Verwende if, else if und switch für den Kontrollfluss.

int x = 2;
if (x == 1)
{
    Console.WriteLine("Eins");
}
else if (x == 2)
{
    Console.WriteLine("Zwei");
}
else
{
    Console.WriteLine("Sonstiges");
}

switch (x)
{
    case 1:
        Console.WriteLine("Eins");
        break;
    case 2:
        Console.WriteLine("Zwei");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("Sonstiges");
        break;
}

3. Schleifen

C# unterstützt for-, while- und foreach-Schleifen.

for (int i = 0; i < 3; i++)
{
    Console.WriteLine(i);
}

int n = 3;
while (n > 0)
{
    Console.WriteLine(n);
    n--;
}

4. Arrays

Arrays speichern Sammlungen fester Größe von Elementen desselben Typs.

int[] numbers = { 10, 20, 30 };
Console.WriteLine(numbers[1]);

5. Listen bearbeiten

Verwende List<T> für dynamische Sammlungen.

List<int> nums = new List<int> { 1, 2, 3 };
nums.Add(4);
nums.Remove(2);

foreach (int n in nums)
{
    Console.Write(n + " ");
}

6. Konsolen-Ein-/Ausgabe

Verwende Console.WriteLine und Console.ReadLine für einfache Ein-/Ausgabe.

Console.Write("Gib deinen Namen ein: ");
string name = Console.ReadLine();
Console.WriteLine($"Hallo, {name}!");

7. Funktionen

Definiere Methoden mit Rückgabetyp, Namen und Parametern.

int Add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

Console.WriteLine(Add(3, 4));

8. Wörterbücher

Dictionary<TKey, TValue> speichert Schlüssel‑Wert‑Paare.

Dictionary<string, int> ages = new Dictionary<string, int>();
ages["Alice"] = 30;
Console.WriteLine(ages["Alice"]);

9. Ausnahmebehandlung

Behandle Laufzeitfehler mit try, catch und finally.

try
{
    throw new Exception("Etwas ist schiefgelaufen");
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine(ex.Message);
}

10. Datei-Ein-/Ausgabe

Verwende File und StreamReader/StreamWriter für Dateioperationen.

File.WriteAllText("file.txt", "Hallo Datei");
string text = File.ReadAllText("file.txt");
Console.WriteLine(text);

11. String‑Manipulation

C#‑Strings unterstützen Methoden wie Length, Substring, Contains.

string message = "Hallo Welt";
Console.WriteLine(message.Length);
Console.WriteLine(message.Substring(0, 5));
Console.WriteLine(message.Contains("World"));

12. Klassen & Objekte

C# unterstützt objektorientierte Programmierung mit Klassen und Objekten.

class Person
{
    public string Name;
    public Person(string name) => Name = name;
    public void Greet() => Console.WriteLine($"Hi, ich bin {Name}");
}

Person p = new Person("Alice");
p.Greet();