Python实现softmax反向传播的示例代码

目录

• 概念
• 反向传播求导
• 代码

概念

softmax函数是常用的输出层函数，常用来解决互斥标签的多分类问题。当然由于他是非线性函数，也可以作为隐藏层函数使用

反向传播求导

可以看到，softmax 计算了多个神经元的输入，在反向传播求导时，需要考虑对不同神经元的参数求导。

分两种情况考虑：

• 当求导的参数位于分子时
• 当求导的参数位于分母时

当求导的参数位于分子时：

当求导的参数位于分母时(e^z2 or e^z3这两个是对称的，求导结果是一样的)：

代码

import torch
import math

def my_softmax(features):
    _sum = 0
    for i in features:
        _sum += math.e ** i
    return torch.Tensor([ math.e ** i / _sum for i in features ])

def my_softmax_grad(outputs):    
    n = len(outputs)
    grad = []
    for i in range(n):
        temp = []
        for j in range(n):
            if i == j:
                temp.append(outputs[i] * (1- outputs[i]))
            else:
                temp.append(-outputs[j] * outputs[i])
        grad.append(torch.Tensor(temp))
    return grad

if __name__ == '__main__':

    features = torch.randn(10)
    features.requires_grad_()

    torch_softmax = torch.nn.functional.softmax
    p1 = torch_softmax(features,dim=0)
    p2 = my_softmax(features)
    print(torch.allclose(p1,p2))
    
    n = len(p1)
    p2_grad = my_softmax_grad(p2)
    for i in range(n):
        p1_grad = torch.autograd.grad(p1[i],features, retain_graph=True)
        print(torch.allclose(p1_grad[0], p2_grad[i]))

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