在深度学习框架泛滥的今天,理解算法底层实现变得愈发重要。反向传播(Backpropagation)作为神经网络训练的基石算法,其实现往往被各种框架封装。本文将突破常规,仅用Java标准库实现完整BP算法,帮助开发者:
- 1) 深入理解BP数学原理。
- 2) 掌握面向对象的神经网络实现。
- 3) 构建可扩展的算法框架。
该篇文章彻底摆脱第三方依赖,展现Java的数值计算潜力。
一、反向传播算法原理速览
反向传播本质是链式法则的工程应用,通过前向计算(Forward Pass)和误差反向传播(Backward Pass)两个阶段,逐层调整网络参数。整个过程就像快递分拣中心:
-
前向传播:包裹(数据)从输入到输出的传送带
-
反向传播:发现错分包裹后逆向追踪问题环节
算法核心公式:
-
输出层误差:δⁱ = (y - ŷ) × f'(zⁱ)
-
隐藏层误差:δʰ = (Wʰᵀδⁿ) × f'(zʰ)
-
权重更新:ΔW = η × δ × aᵀ
❗️注意:Java没有内置矩阵运算,需手动实现张量操作
二、Java实现完整代码
<