誤差逆伝播法は、出力から入力へ向かって層ごとに連鎖律を適用します。ネットワークは n 個の入力、h 個の隠れニューロン、1つの出力を持ち、すべて sigmoid（σ(z) = 1 / (1 + e^(-z))）を使います。
- 隠れ層：a_j = σ(inputs · hidden_weights[j] + hidden_biases[j])
- 出力：y = σ(a · output_weights + output_bias)
- 損失：L = (y - target)²
勾配：
- delta_out = 2 × (y - target) × y × (1 - y)
- 出力層：dL/doutput_weights[j] = delta_out × a_j、dL/doutput_bias = delta_out
- delta_j = delta_out × output_weights[j] × a_j × (1 - a_j)
- 隠れ層：dL/dhidden_weights[j][i] = delta_j × inputs[i]、dL/dhidden_biases[j] = delta_j
backprop_gradients(inputs, hidden_weights, hidden_biases, output_weights, output_bias, target) を実装してください。
出力
h + 1 行の行列を返してください。
- 行 j（各隠れニューロン j について順番に）：
hidden_weights[j]の n 個の勾配、続いてhidden_biases[j]の勾配。 - 最後の行：
output_weightsの h 個の勾配、続いてoutput_biasの勾配。
制約
1 ≤ n, h ≤ 20
-5 ≤ 各入力、重み、バイアス ≤ 5
0 ≤ target ≤ 1
例
入力：
inputs = [1.0]
target = 1.0
output_bias = 0.0
hidden_biases = [0.0]
hidden_weights = [
[0.0]
]
output_weights = [0.0]
期待される出力：
[
[0.0, 0.0],
[-0.125, -0.25]
]解説
a = σ(0) = 0.5、y = σ(0) = 0.5。delta_out = 2 × (0.5 - 1) × 0.25 = -0.25。出力の行：[-0.25 × 0.5, -0.25] = [-0.125, -0.25]。delta_1 = -0.25 × 0 × 0.25 = 0 なので、隠れ層の行は [0, 0] です。出力の重みが 0 だと勾配が伝わりません。
入力：
inputs = [1.0, 0.0]
target = 0.0
output_bias = -1.0
hidden_biases = [0.0, 0.0]
hidden_weights = [
[0.0, 1.0],
[0.0, -1.0]
]
output_weights = [1.0, 1.0]
期待される出力：
[
[0.0625, 0.0, 0.0625],
[0.0625, 0.0, 0.0625],
[0.125, 0.125, 0.25]
]解説
2つの隠れ値はどちらも σ(0) = 0.5 なので、y = σ(0.5 + 0.5 - 1) = 0.5、delta_out = 2 × 0.5 × 0.25 = 0.25。出力の行：[0.125, 0.125, 0.25]。各 delta_j = 0.25 × 1 × 0.25 = 0.0625 となり、隠れ層の行は [0.0625, 0, 0.0625] です（2番目の入力は 0）。
参考資料
-
例 1 未実行入力：
inputs = [1.0] target = 1.0 output_bias = 0.0 hidden_biases = [0.0] hidden_weights = [ [0.0] ] output_weights = [0.0]期待される出力：[ [0.0, 0.0], [-0.125, -0.25] ]あなたの出力 -
例 2 未実行入力：
inputs = [1.0, 0.0] target = 0.0 output_bias = -1.0 hidden_biases = [0.0, 0.0] hidden_weights = [ [0.0, 1.0], [0.0, -1.0] ] output_weights = [1.0, 1.0]期待される出力：[ [0.0625, 0.0, 0.0625], [0.0625, 0.0, 0.0625], [0.125, 0.125, 0.25] ]あなたの出力
提出時に非公開テスト4件も実行されます。
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この実行環境の使い方
ランタイムを選択し、ファイルを開くか作成してコードを記述し、［実行］を選択します。出力はターミナルに表示されます。サインインしたユーザーは、ワークスペースにファイルを保存し、ライブラリをインストールして、共有を通じて共同作業できます。
- バージョンを選択して現在のファイルを編集するか、ワークスペース内の別のファイルを開きます。
- コードを実行し、求められた場合はターミナルに入力して、保存された実行履歴を確認します。
- 複数のコードスニペットが必要な作業では、ライブラリ、ワークスペースツール、共有、チャットを利用します。
💡 C# の基本と、上で試せるサンプル
1. 変数と定数の宣言
C# では強い型付けの変数宣言を使います。コンパイル時の定数には const、実行時に決まる定数には readonly を使います。
int age = 30;
double pi = 3.14159;
char grade = 'A';
string name = "Alice";
bool isActive = true;
// 定数
const int MaxUsers = 100;
const string Company = "CodeUtility";2. 条件分岐 (if / switch)
制御フローには if、else if、switch を使います。
int x = 2;
if (x == 1)
{
Console.WriteLine("1");
}
else if (x == 2)
{
Console.WriteLine("2");
}
else
{
Console.WriteLine("その他");
}
switch (x)
{
case 1:
Console.WriteLine("1");
break;
case 2:
Console.WriteLine("2");
break;
default:
Console.WriteLine("その他");
break;
}3. ループ
C# は for、while、foreach ループをサポートします。
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
Console.WriteLine(i);
}
int n = 3;
while (n > 0)
{
Console.WriteLine(n);
n--;
}4. 配列
配列は同じ型の要素を固定長で格納します。
int[] numbers = { 10, 20, 30 };
Console.WriteLine(numbers[1]);5. リストの操作
動的なコレクションには List<T> を使います。
List<int> nums = new List<int> { 1, 2, 3 };
nums.Add(4);
nums.Remove(2);
foreach (int n in nums)
{
Console.Write(n + " ");
}6. コンソール入出力
基本的な入出力には Console.WriteLine と Console.ReadLine を使用します。
Console.Write("あなたの名前を入力してください: ");
string name = Console.ReadLine();
Console.WriteLine($"こんにちは、{name}！");7. 関数
戻り値の型、名前、引数を指定してメソッドを定義します。
int Add(int a, int b)
{
return a + b;
}
Console.WriteLine(Add(3, 4));8. ディクショナリ
Dictionary<TKey, TValue> はキーと値のペアを保持します。
Dictionary<string, int> ages = new Dictionary<string, int>();
ages["Alice"] = 30;
Console.WriteLine(ages["Alice"]);9. 例外処理
実行時エラーは try、catch、finally で扱います。
try
{
throw new Exception("問題が発生しました");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}10. ファイル I/O
ファイル操作には File と StreamReader/StreamWriter を使います。
File.WriteAllText("file.txt", "Hello File");
string text = File.ReadAllText("file.txt");
Console.WriteLine(text);11. 文字列操作
C# の文字列は Length、Substring、Contains などのメソッドを利用できます。
string message = "Hello World";
Console.WriteLine(message.Length);
Console.WriteLine(message.Substring(0, 5));
Console.WriteLine(message.Contains("World"));12. クラスとオブジェクト
C# はクラスとオブジェクトによるオブジェクト指向をサポートします。
class Person
{
public string Name;
public Person(string name) => Name = name;
public void Greet() => Console.WriteLine($"こんにちは、{Name}です");
}
Person p = new Person("Alice");
p.Greet();