- 支持所有类型运算求导
- 建图部分可接受复杂表达式
- 更多的错误处理机制
- 详细见后说明
主要由外部接口、结点类架构、错误处理三部分构成。
- 外部接口： 由
build_tree.cpp/h和evaluation.cpp/h组成，负责将输入文本翻译为图的结构和运算，是用户和图库的中间层。 - 结点类架构：由
Node.cpp/h组成，是计算图的底层核心。从基类Node确定的grad()calculate()等等接口往下实现和泛化，所有的运算实际都在结点内部方法中完成。 - 错误处理：由
CG_debug.cpp/h组成，输出错误信息。除题目要求外添加了许多便于调试的错误类型，用于判断上述代码执行中可能遇到的错误。由throw_error()函数和一些宏定义组成，无类结构。
- 具体用法请参照
main1.cpp build_var(string buffer, map<string, Node*>& Var_map, vector<Node*>& all_nodes)输入buffer中的结点定义信息（例：x C 1.0），定义、生成结点并存入Var_map。build_tree(string buffer, map<string, Node*>& Var_map, vector<Node*>& all_nodes)输入buffer中的一行表达式信息（例：a = x + y），定义、生成结点存入Var_map，并连接图中结点。bool Compute(string buffer, map<string, Node*>& Var_map,std::vector<double> setanswer, double& answer)由Var_map中的计算图计算buffer中的一行表达式，并将答案存在answer中。- 上两个函数中的
all_nodes用于存储产生的所有结点，包括因名字被覆盖导致不在map中的无名结点。程序结束后请使用free_nodes(vector<Node*>& all_nodes)释放内存。 - 在主函数中需要自行定义上述
Var_mapsetanswerall_nodes用于存储计算图信息。 - 接口设置不是很符合OOP设计规范。我们曾试图将上述接口封装成计算图类，但结构改动太大，涉及上下所有接口，于是暂保持第一阶段的原状不动。
- 类继承关系
Node -> ValueNode | OperatorNode
ValueNode -> Placeholder | Variable | Constant | Var
OperatorNode -> Unary_Operator | Binary_Operator | Ternary_Operator
Unary_Operator -> Grad_Operator
Binary_Operator -> At_Operator
- 图片如不够清晰，请在根目录下下载
structure1.png。 - 当需要计算时，对
EVAL所要求的结点调用对应方法，结点会执行自己的方法后根据自己的vector<Node*> next数组逆向传播，完成计算。Var类中的方法会调用它的have_value属性，保证了整体计算复杂度。 - 基类
Node中的get_namecalculategrad三个方法都是纯虚的，这要求每个结点类都有独立的名字，计算和求导实现。这样的设计避免了成吨的 if/else + dynamic_case 出现在代码中。 - 结点的运算接口（如求值，求导）基本都对外开放，而结点属性和计算图的连接信息则不对外开放。
- 关于
AT和GRAD的说明：由于这两个运算不同于其他运算“输入若干浮点数，输出一个浮点数或报错”的形式，故从双目/单目运算符中泛化为独立的类。
- 如需插入错误信息，在需要报错时调用
void throw_error(int v, std::string s = "")即可。注意第一个参数请使用CG_debug.h中的宏定义，提高可读性。第二个参数为可选错误信息。 - 如需添加新错误信息，在
CG_debug.cpp中添加新的case，并在CG_debug.h中添加新的宏定义即可。
- 所有运算符支持求导，但不支持高阶导数。关于特殊运算符求导：
-
- Print：输出原值，返回导数
-
- Assert: 判断原值，如为正则返回 0，否则报错。
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- 比较运算符：变为比较导数。
-
- BIND：计算两个操作数的原值，计算并返回第一个操作数的导数
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- COND: 判断第一个操作数的原值，返回第二或第三个操作数的导数
- 计算图中的表达式可以是复杂表达式，但一行只能有一个赋值号，且赋值号左侧必须是单个变量。
- 注意每个操作符、括号、变量之间必须空格，否则报错。
- 注意
BIND和COND运算符目前只支持接收单个运算符。它们可以被其他运算嵌套，但不能嵌套其他运算。 AT运算的上一级必须是GRAD运算符，例如：-
y = ( GRAD ( a + b ) ) AT c合法
-
y = GRAD ( a + b ) AT c合法，由运算符优先级实际上和上一行等同
-
y = ( GRAD a + GRAD b ) AT c不合法
- 若添加新运算符，请根据传入参数个数，在对应的类的cal函数内加入你的运算，并在
Node.cpp中的OperatorNode::get_priority中添加对应优先级。同时也应修改build.cpp中的 connect 函数，create_calculator函数，添加你的运算符，使程序支持你的新运算。