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15 | 程式人雜誌 -- 2014 年 4 月號 (開放公益出版品)
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/code/neural/perceptron - 複製.js:
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1 | var log = console.log;
2 |
3 | var Perceptron = function() { // 感知器物件
4 | this.step=function(x, w, theta) { // 步階函數：計算目前權重 w 的情況下，網路的輸出值為 0 或 1
5 | var result = w[0] * x[0] + w[1] * x[1] - theta; // y=x0*w0+x1*w1-theta
6 | if (result >= 0) // 如果結果大於零
7 | return 1; // 就輸出 1
8 | else // 否則
9 | return 0; // 就輸出 0
10 | }
11 |
12 | this.training=function(truthTable) { // 訓練函數 training(truthTable), 其中 truthTable 是目標真值表
13 | var theta = 0.5; // 閥值
14 | var alpha = 0.01; // 學習調整速率
15 | var w = [ 0.0, 0.0 ]; // 權重
16 | for (var loop=0; loop<100; loop++) { // 總共訓練一百輪
17 | var eSum = 0.0;
18 | for (var i=0; i
17 |
21 | -
18 |
- 授權聲明 19 |
授權聲明
22 |本雜誌許多資料修改自維基百科，採用 創作共用：姓名標示、相同方式分享 授權，若您想要修改本書產生衍生著作時，至少應該遵守下列授權條件：
23 |-
24 |
- 標示原作者姓名 (包含該文章作者，若有來自維基百科的部份也請一併標示)。 25 |
- 採用 創作共用：姓名標示、相同方式分享 的方式公開衍生著作。 26 |
另外、當本雜誌中有文章或素材並非採用 姓名標示、相同方式分享 時，將會在該文章或素材後面標示其授權，此時該文章將以該標示的方式授權釋出，請修改者注意這些授權標示，以避免產生侵權糾紛。
28 |例如有些文章可能不希望被作為「商業性使用」，此時就可能會採用創作共用：姓名標示、非商業性、相同方式分享 的授權，此時您就不應當將該文章用於商業用途上。
29 |最後、懇請勿移除公益捐贈的相關描述，以便讓愛心得以持續散播！
30 |顱顏患者 銀行：009彰化銀行民生分行
33 |
(如唇顎裂、小耳症或其他罕見顱顏缺陷） 帳號：5234-01-41778-800 34 | 02-27190408分機 232 35 | 36 | 社團法人台灣省兒童少年成長協會
單親、隔代教養.弱勢及一般家庭之兒童青少年 銀行：新光銀行
37 |
戶名：台灣省兒童少年成長協會
38 | 04-23058005 帳號：103-0912-10-000212-0 39 | ------------------------------- ----------------------------- ----------------------------------------- ------------------------------------------- 40 | 41 | [看影片學 markdown 編輯出版流程]:https://dl.dropboxusercontent.com/u/101584453/pmag/201304/htm/video1.html 42 | -------------------------------------------------------------------------------- /code/neural/perceptron.js: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | var log = console.log; 2 | 3 | var Perceptron = function() { // 感知器物件 4 | this.step=function(x, w) { // 步階函數：計算目前權重 w 的情況下，網路的輸出值為 0 或 1 5 | var result = w[0]*x[0]+w[1]*x[1]+w[2]*x[2]; // y=w0*x0+x1*w1+x2*w2=-theta+x1*w1+x2*w2 6 | if (result >= 0) // 如果結果大於零 7 | return 1; // 就輸出 1 8 | else // 否則 9 | return 0; // 就輸出 0 10 | } 11 | 12 | this.training=function(truthTable) { // 訓練函數 training(truthTable), 其中 truthTable 是目標真值表 13 | var rate = 0.01; // 學習調整速率，也就是 alpha 14 | var w = [ 1, 0, 0 ]; 15 | for (var loop=0; loop<1000; loop++) { // 最多訓練一千輪 16 | var eSum = 0.0; 17 | for (var i=0; i
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15 | 程式人雜誌 -- 2014 年 4 月號 (開放公益出版品)
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- 看影片學 Lua 程式設計 19 |
看影片學 Lua 程式設計
22 |Lua 的語法很簡單，執行環境也很簡單，如果您用的是 Linux，應該從 Lua 官網上下載 建置一下就可以了，以下是官網所提供的建置方法：
23 |curl -R -O http://www.lua.org/ftp/lua-5.2.3.tar.gz
24 | tar zxf lua-5.2.3.tar.gz
25 | cd lua-5.2.3
26 | make linux test如果您用 MS. Windows ，那麼就可以安裝 Lua for Windows，以下是其網址：
28 |-
29 |
- http://luaforwindows.luaforge.net/ 30 |
下載安裝後，您會發現在「開始/所有程式」裏有個 Lua 的資料夾，裏面有「iLua, Lua Command Line, Lua Examples, QuickLuaTour」等項目，建議您看看「QuickLuaTour」，它會帶領你快速的熟悉 Lua 的語法與範例。
32 |接著您可以直接起動命令列，然後用任何的編輯器，像是「Notepad++」等，開始寫一些簡單的程式，然後直接用 lua <程式名稱> 去執行您的程式即可。以下是筆者執行幾個 Lua 程式的過程：
D:\Dropbox\Public\pmag\201402\code>lua hello.lua
34 | Hello World!
35 |
36 | D:\Dropbox\Public\pmag\201402\code>lua fact.lua
37 | factorial(5)=120
38 |
39 | D:\Dropbox\Public\pmag\201402\code>lua obj.lua
40 | 10,20
41 | 30,40
42 | 50,60
43 |
44 | D:\Dropbox\Public\pmag\201402\code>lua obj.lua
45 | point(10,20)
46 | point(30,40)
47 | point(50,60)您可以以看看下列 Lua 的影片，以便瞭解 Lua 的程式寫法：
49 || 影片 | 53 |連結 | 54 |
|---|---|
| Lua Tutorial #1: Introduction and Setup | 59 |http://youtu.be/dHURyRLMOK0 | 60 |
| Lua Tutorial #2: Hello World | 63 |http://youtu.be/aSxoOCn6Y4E | 64 |
| Lua Tutorial #3: Variables and User Input | 67 |http://youtu.be/ClThmOGuMi4 | 68 |
| Lua Tutorial #4: Basic Mathematics | 71 |http://youtu.be/jQ40M1DObl4 | 72 |
| Lua Tutorial #5: If and Else | 75 |http://youtu.be/vlJftHgeByg | 76 |
當然、多寫多看，應該是學習程式的不二法門。學程式與學習游泳一樣，只有下水開始扭動身體，才有機會真正學會游泳，也只有真正開始上機寫程式，才有可能真正學會寫程式。對於 Lua 、當然也是如此！
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15 | 程式人雜誌 -- 2014 年 4 月號 (開放公益出版品)
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1 | ## Arduino入門教學(16) – Amarino 的 SpeakToArduino 範例程式 (作者：Cooper Maa)
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3 | 這篇是寫給 amarino 初學者看的，目的是教導你如何執行 Amarino 的 SpeakToArduino 範例程式。SpeakToArduino 這個範例示範如何用 Android 手機聲控 Arduino。
4 |
5 | ### 所需材料
6 |
7 | * Android 手機一支
8 | * Arduino x1
9 | * bluetooth module x 1
10 | * 紅色 LED, 綠色 LED 及藍色 LED 各一顆（若無特定顏色 LED，可用其它顏色的 LED 取代），或一顆 RGB Led
11 | * 220 歐姆電阻 x 3
12 |
13 | ### Step 1：安裝 Amarino
14 |
15 | 到
17 |
20 |
21 | 人工神經網路 (Artificial Neural Network) (作者：Bridan)
22 |NEURO 這門學問是我工作時才學習得的知識，多年前曾有一篇 洗衣機 貼文提到它，當時第一次知道這東西時，已經從研究所畢業好幾年，書局也沒幾本書可以參考，書中一堆數學式，有看沒有很懂，九O年代網路剛興起，沒甚麼資料可查，正好一位大學同學在大同工學院攻讀博士班主攻語音辨識，NEURO 就是用於學習辨識語音模式的解決方案之一，因此跟主管提出學習計畫，對授課教授表達旁聽的想法，就每周固定時間去大同工學院上課，我不需要學分，所以不用繳學費、不必考試、不必交作業，自備課本上了一個學期的課，這種學習方法在我準備插班大學考試也用過，並認識一些朋友。最近上網查，沒什麼人對 NEURO 議題，提供簡單的實例，以供初學者參考入門，現在將個人所知的做個紀錄分享。
23 |類神經網路有很多解決方案，這裡使用 BP 方法。首先認識神經元的數學模型，
24 |
25 | 
26 |
27 |
26 | MP (MultiLayer Perceptron) 模型公式：
28 |一、先計算內部數值
29 |Ui = Σ Wji Xj – θi
30 |Wji = 連結強度
31 |Xj = 神經元 j 所傳來之訊號
32 |θi = 神經元 i 之閥值
33 |二、計算輸出數值
34 |Yi = f(Ui) = Yi 處理單元函數
35 |f = 轉換函數，通常為階梯函數(Step function)
36 |例如 Yi = 1 / (1 + exp(-Ui))
37 |三、δ差距量 ，用來修正權重
38 |{T}目標輸出量
39 |{Y}推論輸出量
40 |差距量 = 目標輸出量 – 推論輸出量 = δi = Ti – Yi
41 |本文範例採取的修正算式 δi = Yi‧(1 - Yi)‧(Ti – Yi)
42 |四、計算輸出閥值及權重變量
43 |η：學習速率，控制權重修正幅度
44 |輸出單元閥值改變量 = △θi = - η‧δi
45 |權重改變量 = △Wji = Xj‧η‧δi
46 |五、修正下一輪閥值及權重
47 |θi = θi + △θi
48 |Wji = Wji + △Wji
49 |六、檢驗成果
50 |總錯誤率 = 誤分類案例總數/範例總數
51 |依問題的複雜層度，利用它組合一知識神經網路，基本上有三大層－輸入層、隱藏層及輸出層。
52 |
53 | 
54 |
55 |
54 | 最後整理一個 試算表 提供有興趣的朋友參考，以 XOR 邏輯為例，X1, X2 為輸入，Y為輸出，用 #3, #4, #5 三個神經元學習，H3, H4 是隱藏層(夾在輸入及輸出之間)，簡單的問題一個隱藏層就夠，複雜的可能需要兩層。使用四種組合狀態重複訓練，最後它會穩定判別輸入，並給予適合的答案。
56 |以 遞迴或遞歸 (Recursion) 這樣技術，可將非線性數學問題收斂求解， 能處理類似邏輯型式的問題 ，供大家參考。
57 |(本文來自「研發養成所」 Bridan 的網誌，原文網址為 http://4rdp.blogspot.tw/2013/10/artificial-neural-network.html ，由陳鍾誠編輯後納入程式人雜誌)
58 |
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15 | 程式人雜誌 -- 2014 年 4 月號 (開放公益出版品)
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/source/article2.md:
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1 | ## OpenNI 2 的錯誤處理 (作者： Heresy Ku )
2 |
3 | 在上一篇的 [《OpenNI 2 基本程式範例》](http://kheresy.wordpress.com/2012/12/24/openni2-basic-example/) 裡，Heresy 基本上是先整理了一下，要使用 Visual Studio 來進行 OpenNI 2 的程式開發的話，要怎樣進專案的設定，另外也用一個最簡單的例子，來說明 OpenNI 2 的程式要怎麼寫。而這一篇，則是再繼續做補充，讓程式更完整。
4 |
5 | 在上一個範例裡面，Heresy 為了版面、以及簡化程式碼的關係，是假設程式執行都沒有問題，所以把所有錯誤的檢查都拿掉了。不過實際上，程式在執行的時候，其實都是應該要考慮到各種錯誤狀況的！而 OpenNI 2 也有提供一些簡單的介面，可以用來檢查程式執行時，有沒有錯誤。
6 |
7 | 首先，和 OpenNI 1.x 的時候，OpenNI 大部分的函式，都會回傳一個代表結果的值，讓開發者可以據此判斷該函式是否已正確執行；而在 OpenNI 2，這個回傳的結果，是一個叫做 openni::Status 的列舉型別。基本的使用狀況，大致上如下：
8 |
9 | ```CPP
10 | openni::Status eRes = openni::OpenNI::initialize();
11 | if( eRes != openni::STATUS_OK )
12 | {
13 | std::cerr << openni::OpenNI::getExtendedError() << std::endl;
14 | return -1;
15 | }
16 | ```
17 |
18 | 如果函式有正確執行的話，所得到的回傳值會是 openni::STATUS_OK；反過來說，只要回傳值不是 STATUS_OK， 就代表函式執行是有問題的。
19 |
20 | 而基本上 openni::Status 已經定義的一些常見的錯誤狀況，可以用來做進一步處理的判斷。不過如果是想要得到文字性的錯誤說明的話，也可以透過 openni::OpenNI::getExtendedErropr() 這個函式，來取得更完整的錯誤說明文字。不過要注意的是，他取得的會是最後一筆錯誤資訊，如果之後又有呼叫其他函式的話，可能會影響到它的內容。（不過他是 thread-safe 的）
21 | 而如果把之前的範例，全部都加上錯誤檢查的話，則會變成類似這樣子：
22 |
23 | ```cpp
24 | // STL Header
25 | #include 關於程式人雜誌
17 |程式人雜誌是一個結合「開放原始碼與公益捐款活動」的雜誌，簡稱「開放公益雜誌」。開放公益雜誌本著「讀書做善事、寫書做公益」的精神，我們非常歡迎程式人認養專欄、或者捐出您的網誌。
18 |雜誌下載
19 || 出刊年月 | 23 |epub | 24 |ipad:PDF | 25 |A4:PDF | 26 |單頁 HTM | 27 |原始碼 | 28 |全部下載 | 29 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2014年4月 | 34 |epub | 35 |ipad.pdf | 36 |A4.pdf | 37 |pmag.html | 38 |code.zip | 39 |github | 40 |
本期內容 (焦點：神經網路)
44 |-
45 |
- 前言 46 | 50 |
- 本期焦點
51 |
-
52 |
- 神經網路簡介 53 |
- 單層感知器 (Perceptron) 實作 - 使用 JavaScript+Node.js 54 |
- 多層感知器與反傳遞演算法實作 - 使用 JavaScript+Node.js 55 |
- 類神經網路轉譯成 C++ (作者：張藝瀚) 56 |
57 | - 程式人文集 58 | 65 |
- 雜誌訊息 66 |
雜誌取得
68 |程式人雜誌預定於每個月 1 日出刊，您可以從下列網址取得程式人雜誌的所有內容 (包含當月最新出刊的雜誌)。
69 | 72 |連絡我們
73 |竭誠歡迎程式人投稿，或者成為本雜誌的專欄作家，現在就可以加入 程式人雜誌社團 一同共襄盛舉。
74 |本雜誌編輯為「陳鍾誠 (@ccckmit)」，若要聯絡編輯，請寄信到 。
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- 神經網路簡介 19 |
神經網路簡介
22 |在電腦領域，神經網路是指一種模擬神經系統所設計出來的程式，用來模擬人類視覺、聽覺等等智慧行為的原理，企圖讓電腦可以具有人類智慧的一種方法。
23 |下圖是生物神經細胞的結構圖，這個圖看來頗為複雜，如果電腦程式真的要模擬這麼複雜的結構，那程式應該也會非常複雜才對。
24 |
25 | 
27 | 圖、神經細胞的結構
26 |還好、神經網路程式不需要去模擬「細胞膜、粒線體、核醣體」等等複雜的結構，因為學電腦的人可以透過「抽象化」這個伎倆，將上述的神經細胞結構簡化成下圖 (a) 的樣子。
28 |在下圖中，a1 ... an 是輸入，w1 ... wn 是權重，這些輸入乘上權重之後加總(SUM)，就會得到神經元的刺激強度，接著經過函數 f() 轉換之後，就得到了輸出的刺激強度。
29 |
30 | 
32 | 圖、神經網路連接模型
31 |上圖 (a)所對應的數學公式如下：
33 |
34 | 
35 |
36 |
35 | 其中的 b 值是用來作為門檻的閥值，舉例而言，若 b 是 -0.5，那麼就代表要將總合減掉 0.5，才得到輸入刺激強度，這可以用來調節刺激強度，才不會一直增強上去。
37 |而上圖 (b) 中的網路，是一種單層的神經網路，所謂單層是不計算輸入節點的計算方式，因此只有圖中的大圈圈才算是一層，其中每個大圈圈都是如圖 (a) 中的一個神經元。
38 |最早的神經網路程式稱為感知器（Perceptron），這是由 Frank Rosenblatt 在 1957 年於 Cornell 航空實驗室 (Cornell Aeronautical Laboratory) 所發明的。
39 |但是在 1969 年，Marvin Minsky 和 Seymour Papert 在《Perceptrons》書中，仔細分析了知器為的功能及局限，證明感知器不能解決簡單的 XOR 等問題，結果導致神經網路技術經歷了長達 20 年的低潮期。
40 |後來在 1986 年，Rumelhart 等人於下列論文中提出「反向傳播」(back-propagation) 演算法，並成功的被運用在語音辨識等領域之後，神經網路才又開始成為熱門的研究主題。
41 |42 |44 |Rumelhart, David E.; Hinton, Geoffrey E., Williams, Ronald J. Learning representations by back-propagating errors. Nature. 8 October 1986, 323 (6088): 533–536.
43 |
事實上、反向傳播的方法，並不是 Rumelhart 等人第一個提出來的，Paul J. Werbos 1974 年在哈佛的博士論文中就提出了類似的方法，只是大家都不知道而已。
45 |46 |48 |Paul J. Werbos. Beyond Regression: New Tools for Prediction and Analysis in the Behavioral Sciences. PhD thesis, Harvard University, 1974
47 |
當然、神經網路再度成為研究焦點之後，各式各樣的方法又被發展出來了，大致上這些方法可以分為兩類，一種稱為「有指導者」的神經網路(Supervised Neural Network) ，像是「感知器與反傳遞演算法」等，另一種稱為「沒有指導者」的神經網路 (Unsupervised Neural Network)，像是「霍普菲爾德網路 (Hopfield Network) 與自組織神經網路 (Self Organization network)」等等。
49 |當然、神經網路並不是「神奇銀彈」，可以解決人工智慧上的所有問題，神經網路最強大的地方是容錯性很強，而且不需要像專家系統這樣撰寫一堆規則，但是有一得必有一失，神經網路自動學習完成之後，我們根本不知道該如何再去改進這個學習成果，因為那些權重對人類來說根本就沒有什麼直觀的意義，因此也就很難再去改進這個網路了。
50 |不過、程式能夠自我學習畢竟是一件很神奇的事情，光是這點就值得讓我們好好的去瞭解一下神經網路到底是怎麼運作的了！
51 |參考文獻
52 |-
53 |
- Wikipedia:Neuron 54 |
- Wikipedia:Artificial neuron 55 |
- Wikipedia:Artificial neural network 56 |
- Wikipedia:Perceptron 57 |
- Wikipedia:Backpropagation 58 |
- 維基百科：感知器 59 |
- 維基百科：人工神經網路 60 |
- 維基百科：赫布理論 61 |
【本文由陳鍾誠取材並修改自 維基百科，採用創作共用的 姓名標示、相同方式分享 授權】
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/code/neural/backprop.py:
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1 | # Back-Propagation Neural Networks
2 | #
3 | # Written in Python. See http://www.python.org/
4 | # Placed in the public domain.
5 | # Neil Schemenauer 雜誌訊息
27 |讀者訂閱
28 |程式人雜誌是一個結合「開放原始碼與公益捐款活動」的雜誌，簡稱「開放公益雜誌」。開放公益雜誌本著「讀書做善事、寫書做公益」的精神，我們非常歡迎程式人認養專欄、或者捐出您的網誌，如果您願意成為本雜誌的專欄作家，請加入 程式人雜誌社團 一同共襄盛舉。
29 |我們透過發行這本雜誌，希望讓大家可以讀到想讀的書，學到想學的技術，同時也讓寫作的朋友的作品能產生良好價值 – 那就是讓讀者根據雜誌的價值捐款給慈善團體。 讀雜誌做公益也不需要有壓力，您不需要每讀一本就急著去捐款，您可以讀了十本再捐，或者使用固定的月捐款方式，當成是雜誌訂閱費，或者是季捐款、一年捐一次等都 OK ! 甚至是單純當個讀者我們也都很歡迎！
30 |本雜誌每期參考價：NT 50 元，如果您喜歡本雜誌，請將書款捐贈公益團體。例如可捐贈給「羅慧夫顱顏基金會 彰化銀行(009) 帳號：5234-01-41778-800」。(若匯款要加註可用「程式人雜誌」五個字)
31 |投稿須知
32 |給專欄寫作者： 做公益不需要有壓力。如果您願意撰寫專欄，您可以輕鬆的寫，如果當月的稿件出不來，我們會安排其他稿件上場。
33 |給網誌捐贈者： 如果您沒時間寫專欄或投稿，沒關係，只要將您的網誌以 [創作共用的「姓名標示、非商業性、相同方式分享」授權] 並通知我們，我們會自動從中選取需要的文章進行編輯，放入適當的雜誌當中出刊。
34 |給文章投稿者： 程式人雜誌非常歡迎您加入作者的行列，如果您想撰寫任何文章或投稿，請用 markdown 或 LibreOffice 編輯好您的稿件，並於每個月 25 日前投稿到程式人雜誌社團 的檔案區，我們會盡可能將稿件編入隔月1號出版程式人雜誌當中，也歡迎您到社團中與我們一同討論。
35 |如果您要投稿給程式人雜誌，我們最希望的格式是採用 markdown 的格式撰寫，然後將所有檔按壓縮為 zip 上傳到社團檔案區給我們， 如您想學習 markdown 的撰寫出版方式，可以參考 看影片學 markdown 編輯出版流程 一文。
36 |如果您無法採用 markdown 的方式撰寫，也可以直接給我們您的稿件，像是 MS. Word 的 doc 檔或 LibreOffice 的 odt 檔都可以，我們 會將這些稿件改寫為 markdown 之後編入雜誌當中。
37 |參與編輯
38 |您也可以擔任程式人雜誌的編輯，甚至創造一個全新的公益雜誌，我們誠摯的邀請您加入「開放公益出版」的行列，如果您想擔任編輯或創造新雜誌，也歡迎到 程式人雜誌社團 來與我們討論相關事宜。
39 |公益資訊
40 || 公益團體 | 48 |聯絡資訊 | 49 |服務對象 | 50 |捐款帳號 | 51 |
|---|---|---|---|
| 財團法人羅慧夫顱顏基金會 | 56 |http://www.nncf.org/ 02-27190408分機 232 |
62 | 顱顏患者 (如唇顎裂、小耳症或其他罕見顱顏缺陷） | 63 |銀行：009彰化銀行民生分行 帳號：5234-01-41778-800 |
64 |
| 社團法人台灣省兒童少年成長協會 | 67 |http://www.cyga.org/ 04-23058005 |
73 | 單親、隔代教養.弱勢及一般家庭之兒童青少年 | 74 |銀行：新光銀行 戶名：台灣省兒童少年成長協會 帳號：103-0912-10-000212-0 |
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21 | Arduino入門教學(16) – Amarino 的 SpeakToArduino 範例程式 (作者：Cooper Maa)
22 |這篇是寫給 amarino 初學者看的，目的是教導你如何執行 Amarino 的 SpeakToArduino 範例程式。SpeakToArduino 這個範例示範如何用 Android 手機聲控 Arduino。
23 |所需材料
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- Android 手機一支 26 |
- Arduino x1 27 |
- bluetooth module x 1 28 |
- 紅色 LED, 綠色 LED 及藍色 LED 各一顆（若無特定顏色 LED，可用其它顏色的 LED 取代），或一顆 RGB Led 29 |
- 220 歐姆電阻 x 3 30 |
Step 1：安裝 Amarino
32 |到 http://www.amarino-toolkit.net/ 下載下列 App 並安裝到 Android 手機上：
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- 37 |
Step 2: 安裝 Arduino IDE 與 MeetAndroid Library
39 |如果你電腦上還沒有 Arduino IDE，請先到 http://arduino.cc/en/Main/Software 下載軟體，下載後解壓縮即可。
40 |接著下載 MeetAndroid Library，把 MeetAndroid 解到 Arduino IDE 安裝目錄下的 libraries 資料夾。
41 |重新啟動 Arduino IDE，在 Sketch > Import Library 底下應該會看到 MeetAndroid，如下圖：
42 |
43 | 
44 |
45 |
44 | Step 3：連接 LED
46 |參考下圖，把紅、綠、藍三顆 LED 分別接到 pin 9, 10, 11，LED 的接法為: 長腳（陽極）接到 pin 腳，而短腳（陰極）串接一顆 220 ohm 電阻接到 GND：
47 |
48 | 
49 |
50 |
49 | Step 4： 上傳 SpeakToArduino 程式
51 |到這裏下載，並使用 Arduino IDE 打開 SpeakToArduino 程式。
52 |程式所用的 baud rate 預設是 57600 bps，如果你的藍芽模組不是 57600 bps，請做適當的調整：
53 |
54 | 
55 |
56 |
55 | 然後把程式上傳到 Arduino 板子上。
57 |Step 5：連接藍芽模組
58 |我用的是 廣州匯承信息科技 的 HC-0x 系列藍芽模組，下圖是 HC-0x 藍芽模組的外觀：
59 |
60 | 
62 | ▲ HC-0x 藍芽模組 (圖左：正面圖，圖右：背面圖）
61 |連接方法很簡單，照下表把 Arduino 和藍芽模組連接起來就好：
63 || Arduino | 67 |藍芽模組 | 68 |備註 | 69 |
|---|---|---|
| 5V | 74 |VCC | 75 |注意電源不可接錯 | 76 |
| GND | 79 |GND | 80 |注意電源不可接錯 | 81 |
| RXD | 84 |TXD | 85 |86 | |
| TXD | 89 |RXD | 90 |91 | |
95 | 
96 |
97 |
96 | 有兩點要注意：第一是電源千萬不可接錯，不然可能會燒壞藍芽模組，第二是 Arduino 的 RXD 要接藍芽模組的 TXD，而 Arduino 的 TXD 要接藍芽模組的 RXD。
98 |通電之後，藍芽模組上的 LED 會一直閃爍：
99 |
100 | 
101 |
102 |
101 | Step 6：執行 SpeakToArduino App
103 |首先，先利用 Amarino 搜尋藍芽設備，找到設備後，將藍芽設備的 MAC Address 抄起來（記得不要在 Amarino 設定任何 Event！）：
104 |
105 | 
106 |
107 |
106 | 打開 Android 手機上的 SpeakToArduino App，你會看到這樣的畫面:
108 |
109 | 
110 |
111 |
110 | 選手機 Menu 鍵 Set BT Device Address，手機會跳出這個畫面，此時請輸入剛剛抄下來的 MAC Address，然後按下【Save】鈕:
112 |
113 | 
114 |
115 |
114 | 按一下手機 Back 鍵退出 SpeakToArduino App，然後重新啟動 SpeakToArduino，這樣 App 才會用新的 Mac Adress 跟藍芽模組連線。
116 |如果一切順利，Android 手機就會跟 Arduino 建立連線，並且呈現如下圖的畫面（注意手機上方的 Status bar，若有成功與 Arduino 連線，status bar 上會顯示 Active connection: … 的訊息）：
117 |
118 | 
119 |
120 |
119 | 按下【Click and order your color】鈕，手機會跳出語音辨識的畫面：
121 |
122 | 
123 |
124 |
123 | 這時便可以說出想要的顏色，例如 red, green, blue, white, pink, orange, yellow, dark 或 off，這時候 Arduino 上三顆 LED 便會同步改變亮度。比如當我說 red，這時 Android 手機就會叫 Arduino 把紅色 LED 打開：
125 |
126 | 
127 |
128 |
127 | 如果你有 RGB Led，可以用一顆 RGB Led 取代三顆 Led，這樣更可以呈現 LED 顏色變化的效果。
129 |參考資料
130 |-
131 |
- Getting Started with Amarino 簡報 132 |
- 以 Amarino 連接 Android 與 Arduino 133 |
- MultiColorLamp 134 |
- SensorGraph 135 |
【本文作者為馬萬圳，原文網址為： http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2012/07/speaktoarduino.html ，由陳鍾誠編輯後納入本雜誌】
137 |
32 |
34 | 程式人雜誌 -- 2014 年 4 月號 (開放公益出版品)
33 |
35 |
135 |
138 |
139 |
140 |
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/source/article6.md:
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1 | ## 講題分享 - 用 R 進行中文 text Mining (作者:陳嘉葳@Taiwan R User Group)
2 |
3 | 本文使用的分析方法，目前僅能在Windows上測試成功。
4 |
5 | ### 簡介
6 |
7 | 現今網路上有大量文字資料,例如 ptt, facebook, 或 mobile01等討論網站上都有大量文字留言, 由於這些資料繁多雜亂, 我們可藉由文字探勘技術萃取出有用的訊息, 讓人們有效率掌握這些網路文字所提供的訊息。而R語言是一款非常適合資料分析的工具,有一系列文字探勘的套件可供使用,本文將簡單介紹中文文字探勘套件的使用方法。
8 |
9 | ### 安裝需要工具
10 |
11 | 我的環境: Windows 7 + R 版本 2.15.3 + RStudio 0.98.484
12 |
13 | 安裝以下套件
14 |
15 | ```r
16 | install.packages("rJava")
17 | install.packages("Rwordseg", repos="http://R-Forge.R-project.org")
18 | install.packages("tm")
19 | install.packages("tmcn", repos="http://R-Forge.R-project.org", type="source")
20 | install.packages("wordcloud")
21 | install.packages("XML")
22 | install.packages("RCurl")
23 | ```
24 |
25 | Windows上安裝rJava的注意事項:
26 |
27 | - 將jvm.dll加到環境變數PATH之中
28 | - 注意java的版本(32-bit or 64-bit)必須要和R一致
29 | (Windows binary)之後再安裝，以避免
30 |
31 | ### 抓取ptt笨版文章列表
32 |
33 | 我們以分析ptt笨版文章為範例, 首先到ptt web 版抓取文章的url連結。
34 | 我們利用 RCurl套件的 getURL和 XML套件的 htmlParseApply 抓取笨版文章列表的 html網頁, 再用xpathSApply 去擷取出所有文章的url連結並儲存。
35 | 或是可以到[已下載ptt笨版文章](https://dl.dropboxusercontent.com/u/21186660/doc.rar)
36 |
37 | ```r
38 | library(XML)
39 | library(RCurl)
40 |
41 | data <- list()
42 |
43 | for( i in 1058:1118){
44 | tmp <- paste(i, '.html', sep='')
45 | url <- paste('www.ptt.cc/bbs/StupidClown/index', tmp, sep='')
46 | html <- htmlParse(getURL(url))
47 | url.list <- xpathSApply(html, "//div[@class='title']/a[@href]", xmlAttrs)
48 | data <- rbind(data, paste('www.ptt.cc', url.list, sep=''))
49 | }
50 | data <- unlist(data)
51 |
52 | ```
53 |
54 | 下載列表中的笨版文章之後，接著才開始利用所有文章的url連結去抓所有文章的html網頁, 並用xpathSApply去解析出文章的內容並儲存。
55 |
56 | ```r
57 | getdoc <- function(line){
58 | start <- regexpr('www', line)[1]
59 | end <- regexpr('html', line)[1]
60 |
61 | if(start != -1 & end != -1){
62 | url <- substr(line, start, end+3)
63 | html <- htmlParse(getURL(url), encoding='UTF-8')
64 | doc <- xpathSApply(html, "//div[@id='main-content']", xmlValue)
65 | name <- strsplit(url, '/')[[1]][4]
66 | write(doc, gsub('html', 'txt', name))
67 | }
68 | }
69 |
70 | ```
71 |
72 |
73 | 開始下載文章
74 |
75 |
76 | 先用 ```setwd(填入資料夾位置)``` 這指令, 選定文件下載位置
77 | 或是用 ```getwd()```確定目前的工作資料夾位置
78 |
79 | ```r
80 | sapply(data, getdoc)
81 |
82 | ```
83 | ### 開始文字處理
84 |
85 | 首先載入以下text mining 套件
86 |
87 |
88 | ```r
89 | library(tm)
90 | library(tmcn)
91 | ```
92 |
93 | ```
94 | ## # tmcn Version: 0.1-2
95 | ```
96 |
97 | ```r
98 | library(Rwordseg)
99 | ```
100 |
101 | ```
102 | ## Loading required package: rJava
103 | ## # Version: 0.2-1
104 | ```
105 |
106 |
107 | 匯入剛才抓完的笨版文章，doc 是儲存下載ptt文章的資料夾, 這些文章變成我們分析的語料庫。
108 |
109 |
110 | ```r
111 | d.corpus <- Corpus(DirSource("doc"), list(language = NA))
112 | ```
113 |
114 | ### 進行數據清理
115 |
116 | 1 清除標點符號, 數字
117 |
118 |
119 | ```r
120 | d.corpus <- tm_map(d.corpus, removePunctuation)
121 | d.corpus <- tm_map(d.corpus, removeNumbers)
122 | ```
123 |
124 |
125 | 2 清除大小寫英文與數字
126 |
127 |
128 | ```r
129 | d.corpus <- tm_map(d.corpus, function(word) {
130 | gsub("[A-Za-z0-9]", "", word)
131 | })
132 | ```
133 |
134 |
135 | ### 進行中文斷詞
136 |
137 | 首先，由於ptt有自己獨特的詞彙，例如發文不附沒圖、沒圖沒真相...等等，因此我們另外安裝 ptt 常用詞彙來協助斷詞。ptt常用詞彙可以從[搜狗細胞辭庫](http://wubi.sogou.com/dict/cell.php?id=9182)下載 。
138 |
139 |
140 | ```r
141 | words <- readLines("http://wubi.sogou.com/dict/download_txt.php?id=9182")
142 | words <- toTrad(words)
143 | insertWords(words)
144 | ```
145 |
146 |
147 | 接著，我們利用我們 Rwordseg套件裡的segmentCN來進行斷詞。Rwordseg是[李艦](http://jliblog.com/app/rwordseg)所撰寫的R套件，利用rJava去連結java分詞工具ansj來進行斷詞。 另外，斷詞後的詞彙有詞性，例如動詞、名詞、形容詞、介係詞等等，我們只挑出名詞來進行分析。
148 |
149 |
150 | ```r
151 | d.corpus <- tm_map(d.corpus[1:100], segmentCN, nature = TRUE)
152 | d.corpus <- tm_map(d.corpus, function(sentence) {
153 | noun <- lapply(sentence, function(w) {
154 | w[names(w) == "n"]
155 | })
156 | unlist(noun)
157 | })
158 | d.corpus <- Corpus(VectorSource(d.corpus))
159 | ```
160 |
161 |
162 | 接著進行清除停用字符，停用字符指的是一些文章中常見的單字，但卻無法提供我們資訊的冗字。例如有些、以及、因此...等等字詞。
163 |
164 |
165 | ```r
166 | myStopWords <- c(stopwordsCN(), "編輯", "時間", "標題", "發信", "實業", "作者")
167 | d.corpus <- tm_map(d.corpus, removeWords, myStopWords)
168 | ```
169 |
170 |
171 | 我們可以看看有哪些停用字符，這裡抽出前20個停用字符來看
172 |
173 |
174 | ```r
175 | head(myStopWords, 20)
176 | ```
177 |
178 | ```
179 | ## [1] "第二" "一番" "一直" "一
36 |
40 | -
37 |
- OpenNI 2 的錯誤處理 (作者： Heresy Ku ) 38 |
OpenNI 2 的錯誤處理 (作者： Heresy Ku )
41 |在上一篇的 《OpenNI 2 基本程式範例》 裡，Heresy 基本上是先整理了一下，要使用 Visual Studio 來進行 OpenNI 2 的程式開發的話，要怎樣進專案的設定，另外也用一個最簡單的例子，來說明 OpenNI 2 的程式要怎麼寫。而這一篇，則是再繼續做補充，讓程式更完整。
42 |在上一個範例裡面，Heresy 為了版面、以及簡化程式碼的關係，是假設程式執行都沒有問題，所以把所有錯誤的檢查都拿掉了。不過實際上，程式在執行的時候，其實都是應該要考慮到各種錯誤狀況的！而 OpenNI 2 也有提供一些簡單的介面，可以用來檢查程式執行時，有沒有錯誤。
43 |首先，和 OpenNI 1.x 的時候，OpenNI 大部分的函式，都會回傳一個代表結果的值，讓開發者可以據此判斷該函式是否已正確執行；而在 OpenNI 2，這個回傳的結果，是一個叫做 openni::Status 的列舉型別。基本的使用狀況，大致上如下：
44 |openni::Status eRes = openni::OpenNI::initialize();
45 | if( eRes != openni::STATUS_OK )
46 | {
47 | std::cerr << openni::OpenNI::getExtendedError() << std::endl;
48 | return -1;
49 | }如果函式有正確執行的話，所得到的回傳值會是 openni::STATUS_OK；反過來說，只要回傳值不是 STATUS_OK， 就代表函式執行是有問題的。
51 |而基本上 openni::Status 已經定義的一些常見的錯誤狀況，可以用來做進一步處理的判斷。不過如果是想要得到文字性的錯誤說明的話，也可以透過 openni::OpenNI::getExtendedErropr() 這個函式，來取得更完整的錯誤說明文字。不過要注意的是，他取得的會是最後一筆錯誤資訊，如果之後又有呼叫其他函式的話，可能會影響到它的內容。（不過他是 thread-safe 的） 而如果把之前的範例，全部都加上錯誤檢查的話，則會變成類似這樣子：
52 |// STL Header
53 | #include <iostream>
54 |
55 | // 1. include OpenNI Header
56 | #include "OpenNI.h"
57 |
58 | // using namespace
59 | using namespace std;
60 | using namespace openni;
61 |
62 | int main( int argc, char** argv )
63 | {
64 | // 2. initialize OpenNI
65 | if( OpenNI::initialize() == STATUS_OK )
66 | {
67 | // 3. open a device
68 | Device devAnyDevice;
69 | if( devAnyDevice.open( ANY_DEVICE ) == STATUS_OK )
70 | {
71 | // 4. create depth stream
72 | VideoStream streamDepth;
73 | if( streamDepth.create( devAnyDevice, SENSOR_DEPTH ) == STATUS_OK )
74 | {
75 | if( streamDepth.start() == STATUS_OK )
76 | {
77 | // 5 main loop, continue read
78 | VideoFrameRef frameDepth;
79 | for( int i = 0; i < 100; ++ i )
80 | {
81 | // 5.1 get frame
82 | if( streamDepth.readFrame( &frameDepth ) == STATUS_OK )
83 | {
84 | // 5.2 get data array
85 | const DepthPixel* pDepth = (const DepthPixel*)frameDepth.getData();
86 |
87 | // 5.3 output the depth value of center point
88 | int idx = frameDepth.getWidth()*(frameDepth.getHeight()+1)/2;
89 | cout << pDepth[idx] << endl;
90 | }
91 | else
92 | {
93 | cerr << "Can not read frame\n";
94 | cerr << OpenNI::getExtendedError() << endl;
95 | }
96 | }
97 | }
98 | else
99 | {
100 | cerr << "Can not start depth stream\n";
101 | cerr << OpenNI::getExtendedError() << endl;
102 | }
103 |
104 | streamDepth.destroy();
105 | }
106 | else
107 | {
108 | cerr << "Can not create depth stream\n";
109 | cerr << OpenNI::getExtendedError() << endl;
110 | }
111 |
112 | devAnyDevice.close();
113 | }
114 | else
115 | {
116 | cerr << "Can not open device\n";
117 | cerr << OpenNI::getExtendedError() << endl;
118 | }
119 |
120 | // 7. shutdown
121 | OpenNI::shutdown();
122 | }
123 | else
124 | {
125 | cerr << "OpenNI initialize error\n";
126 | cerr << OpenNI::getExtendedError() << endl;
127 | }
128 |
129 | return 0;
130 | }這裡比較不一樣的是，Heresy 在前面有加上 using namespace openni;， 指定去使用 openni 這個 namespace，所以之後的程式，都可以把 namespace 省略掉；如此一來，程式寫起來會再簡短一點。 當然，上面的寫法也不是唯一的錯誤檢查的方法。像在官方範例「SimpleRead」裡面，採用的就是另一種程式風格的流程，有興趣的也可以看看。要採用哪種，基本上就是看人習慣了～只是另外也要提一下，理論上在出現錯誤時，main() 應該也要回傳非 0 的錯誤代碼的，Heresy 這邊沒有特別去處理這一塊就是了。
132 |不過…既然都是 C++ 的 API 了，沒有採用 exception（參考）來做處理…Heresy 個人是覺得有點可惜啊…總覺得以各方面來說，OpenNI 的開發團隊，似乎對 C++ 不是很熟悉？雖然 OpenNI 1.x 和 OpenNI 2 都提供了 C++ 的 API，但是實際上，很多介面設計的方式，都還是用 C 的形式來做的…還是其實是有其他考量？所以甚至連陣列都是另外寫一個自己的版本（openni::Array），而沒有直接採用 STL 的版本（也沒有 iterator 可以用）…
133 |【本文來自 Heresy's Space 的網誌，原文網址為： http://kheresy.wordpress.com/2012/12/26/openni-error-handle/ ，由 Heresy 捐出網誌給程式人雜誌，經陳鍾誠編輯後納入雜誌】
134 |
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34 | 程式人雜誌 -- 2014 年 4 月號 (開放公益出版品)
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1 | ## 開放電腦計畫 (10) – J0C 編譯器：使用 node.js + javascript 實作 (作者：陳鍾誠)
2 |
3 | 在 開放電腦計畫的前九篇文章中，我們首先介紹了整體架構，接著設計出了 CPU0 的指令集，然後寫出了 AS0 組譯器與 VM0 虛擬機：
4 |
5 | * [開放電腦計畫 (1) – 整體架構與 CPU0 處理器](https://dl.dropboxusercontent.com/u/101584453/pmag/201306/htm/article5.html)
6 | * [開放電腦計畫 (2) – AS0 組譯器：使用 JavaScript+Node.js 實作](http://programmermagazine.github.io/201307/htm/article5.html)
7 | * [開放電腦計畫 (3) – VM0 虛擬機：使用 JavaScript+Node.js 實作](http://programmermagazine.github.io/201309/htm/article5.html)
8 |
9 | 接著我們用 Verilog 設計了一連串的 CPU，主要包含 32 位元的 CPU0 與 16 位元的 MCU0 等處理器。
10 |
11 | 但是、直到目前為止，我們都還沒有為開放電腦計畫打造出「高階語言」，因此本文將設計出一個 名為 J0 的高階語言 (代表JavaScript 的精簡版)，並採用 JavaScript 去實作，然後在 node.js 平台中執行。
12 |
13 | 有了 J0 語言與 J0C 編譯器之後，我們就可以創建出以下的工具鏈：
14 |
15 | > J0 語言 ( j0c 編譯器) => IR0 中間碼 (ir2as 轉換器) => CPU0 組合語言 (AS0 組譯器) => CPU0 機器碼 (VM0 虛擬機執行或 CPU0 FPGA 執行)
16 |
17 | ### JavaScript 簡化版 -- J0 語言
18 |
19 | 以下是一個 J0 語言的程式範例，支援了 function, while, if, for 等語句，並且支援了「陣列與字典」等資料結構。
20 |
21 | 檔案：test.j0
22 |
23 | ```javascript
24 | s = sum(10);
25 |
26 | function sum(n) {
27 | s = 0;
28 | i=1;
29 | while (i<=10) {
30 | s = s + i;
31 | i++;
32 | }
33 | return s;
34 | }
35 |
36 | m = max(3,5);
37 |
38 | function max(a, b) {
39 | if (a > b)
40 | return a;
41 | else
42 | return b;
43 | }
44 |
45 | function total(a) {
46 | s = 0;
47 | for (i in a) {
48 | s = s + a[i];
49 | }
50 | return s;
51 | }
52 |
53 | a = [ 1, 3, 7, 2, 6];
54 | t = total(a);
55 | word = { e:"dog", c:"狗" };
56 | ```
57 |
58 | ### 原始碼
59 |
60 | 接著我們用 node.js + javascript 實作出 j0c 編譯器，該編譯器可以將 J0 語言的程式，編譯成一種平坦化的中間碼格式，我們稱這種格式為 IR0，也就是 Intermediate Representation 0 的意思，以下是 j0c 編譯器的完整程式碼。
61 |
62 | 檔案：j0c.js
63 |
64 | ```javascript
65 | // j0c 編譯器，用法範例： node j0c test.j0
66 | var fs = require("fs");
67 | var util = require("util");
68 | var log = console.log; // 將 console.log 名稱縮短一點
69 | var format = util.format; // 字串格式化
70 | var tokens = [];
71 | var tokenIdx = 0;
72 | var end = "$END";
73 | var funcName = "main";
74 | var funcStack = [ funcName ];
75 | var irText = "";
76 | var symTable = {};
77 | symTable[funcName] = { type:"function", name:"main", pcodes:[] };
78 |
79 | var scan=function(text) {
80 | var re = new RegExp(/(\/\*[\s\S]*?\*\/)|(\/\/[^\r\n])|(".*?")|(\d+(\.\d*)?)|([a-zA-Z]\w*)|([>== tokens.length)
118 | return false;
119 | var token = tokens[tokenIdx].token;
120 | if (o instanceof RegExp) {
121 | return token.match(o);
122 | } else
123 | return (token == o);
124 | }
125 |
126 | var nextType=function(o) {
127 | if (o==null || isNextType(o)) {
128 | return tokens[tokenIdx++].token;
129 | }
130 | error(o);
131 | }
132 |
133 | var isNextType=function(pattern) {
134 | var type = tokens[tokenIdx].type;
135 | return (("|"+pattern+"|").indexOf("|"+type+"|")>=0);
136 | }
137 |
138 | var pcode=function(label, op, p, p1, p2) {
139 | symTable[funcName].pcodes.push({"label":label, "op":op, "p":p, "p1":p1, "p2":p2});
140 | var irCode = format("%s\t%s\t%s\t%s\t%s", label, op, p, p1, p2);
141 | log(irCode);
142 | irText += irCode+"\n";
143 | }
144 |
145 | var tempIdx = 1;
146 | var nextTemp=function() {
147 | var name="T"+tempIdx++;
148 | symTable[name] = { type:"var", name:name };
149 | return name;
150 | }
151 |
152 | var labelIdx = 1;
153 | var nextLabel=function() { return "L"+labelIdx++; }
154 |
155 | var elseIdx = 1;
156 | var nextElse=function() { return "else"+elseIdx++; }
157 |
158 | var compile=function(text) {
159 | scan(text);
160 | PROG();
161 | }
162 |
163 | // PROG = STMTS
164 | var PROG=function() {
165 | STMTS();
166 | }
167 |
168 | // STMTS = STMT*
169 | var STMTS=function() {
170 | while (!isNext("}") && !isNext(end))
171 | STMT();
172 | }
173 |
174 | // BLOCK = { STMTS }
175 | var BLOCK=function() {
176 | next("{");
177 | STMTS();
178 | next("}");
179 | }
180 |
181 | // STMT = FOR | WHILE | IF | FUNCTION | return EXP ; | ASSIGN ; | BLOCK
182 | var STMT=function() {
183 | if (isNext("for")) {
184 | FOR();
185 | } else if (isNext("while")) {
186 | WHILE();
187 | } else if (isNext("if")) {
188 | IF();
189 | } else if (isNext("function")) {
190 | FUNCTION();
191 | } else if (isNext("return")) {
192 | next("return");
193 | var e = EXP();
194 | pcode("", "return", e, "", "");
195 | next(";");
196 | } else if (isNext("{")) {
197 | BLOCK();
198 | } else {
199 | ASSIGN();
200 | next(";");
201 | }
202 | }
203 |
204 | // FOR = for (ID in EXP) BLOCK
205 | var FOR=function() {
206 | var startLabel = nextLabel(), exitLabel = nextLabel();
207 | next("for");
208 | next("(");
209 | var id = nextType("ID");
210 | pcode("", "=", id, "0", "");
211 | next("in");
212 | var e=EXP();
213 | next(")");
214 | var t = nextTemp();
215 | pcode(startLabel, "<", t, id, e+".length");
216 | pcode("", "if0", t, exitLabel, "");
217 | BLOCK();
218 | pcode("", "goto", startLabel, "", "");
219 | pcode(exitLabel, "", "", "", "");
220 | }
221 |
222 | // WHILE = while (EXP) BLOCK
223 | var WHILE=function() {
224 | var startLabel = nextLabel(), exitLabel=nextLabel();
225 | pcode(startLabel, "", "", "", "");
226 | next("while");
227 | next("(");
228 | var e = EXP();
229 | next(")");
230 | pcode("", "if0", e, exitLabel, "");
231 | BLOCK();
232 | pcode("", "goto", startLabel, "", "");
233 | pcode(exitLabel, "", "", "", "");
234 | }
235 |
236 | // IF = if (EXP) STMT (else STMT)?
237 | var IF=function() {
238 | next("if");
239 | next("(");
240 | var e = EXP();
241 | next(")");
242 | var elseLabel = nextLabel();
243 | pcode("", "if0", e, elseLabel, "");
244 | STMT();
245 | if (isNext("else")) {
246 | next("else");
247 | pcode(elseLabel, "", "", "", "");
248 | STMT();
249 | }
250 | }
251 |
252 | // ASSIGN = ID[++|--]?(=EXP?)?
253 | var ASSIGN=function() {
254 | var id, op, hasNext = false;
255 | if (isNextType("ID")) {
256 | id = nextType("ID");
257 | symTable[id] = { type:"var", name:id };
258 | if (isNext("++") || isNext("--")) {
259 | var op = next(null);
260 | pcode("", op, id, "", "");
261 | }
262 | hasNext = true;
263 | }
264 | if (isNext("=")) {
265 | next("=");
266 | var e = EXP();
267 | if (id != undefined)
268 | pcode("", "=", id, e, "");
269 | hasNext = true;
270 | }
271 | if (!hasNext)
272 | return EXP();
273 | }
274 |
275 | // EXP=TERM (OP2 TERM)?
276 | var EXP=function() {
277 | t1 = TERM();
278 | if (isNextType("OP2")) {
279 | var op2 = next(null);
280 | t2 = TERM();
281 | var t = nextTemp();
282 | pcode("", op2, t, t1, t2);
283 | t1 = t;
284 | }
285 | return t1;
286 | }
287 |
288 | // TERM=STRING | INTEGER | FLOAT | ARRAY | TABLE | ID (TERMS)? | ID [TERMS]?| ( EXP )
289 | var TERM=function() {
290 | if (isNextType("STRING|INTEGER|FLOAT")) {
291 | return next(null);
292 | } else if (isNext("[")) {
293 | return ARRAY();
294 | } else if (isNext("{")) {
295 | return TABLE();
296 | } else if (isNextType("ID")) { // function call
297 | var id = next(null);
298 | if (isNext("(")) {
299 | next("(");
300 | while (!isNext(")")) {
301 | // TERM();
302 | var arg = next(null);
303 | pcode("", "arg", arg, "", "");
304 | skip(",");
305 | }
306 | next(")");
307 | var ret = nextTemp();
308 | pcode("", "call", ret, id, "");
309 | return ret;
310 | }
311 | var array = id;
312 | if (isNext("[")) {
313 | next("[");
314 | while (!isNext("]")) {
315 | var idx = TERM();
316 | var t = nextTemp();
317 | pcode("", "[]", t, array, idx);
318 | skip(",");
319 | array = t;
320 | }
321 | next("]");
322 | return array;
323 | }
324 | return id;
325 | } else if (isNext("(")) {
326 | next("(");
327 | var e = EXP();
328 | next(")");
329 | return e;
330 | } else error();
331 | }
332 |
333 | // FUNCTION = function ID(ARGS) BLOCK
334 | var FUNCTION = function() {
335 | next("function");
336 | funcName = nextType("ID");
337 | funcStack.push(funcName);
338 | symTable[funcName] = { type:"function", name:funcName, pcodes: [] };
339 | pcode(funcName, "function", "", "", "");
340 | next("(");
341 | while (!isNext(")")) {
342 | var arg=nextType("ID");
343 | pcode("", "param", arg, "", "");
344 | skip(",");
345 | }
346 | next(")");
347 | BLOCK();
348 | pcode("", "endf", "", "", "");
349 | funcStack.pop();
350 | funcName = funcStack[funcStack.length-1];
351 | }
352 |
353 | // ARRAY = [ TERMS ];
354 | var ARRAY = function() {
355 | next("[");
356 | var array = nextTemp();
357 | pcode(array, "array", "", "", "");
358 | while (!isNext("]")) {
359 | var t = TERM();
360 | pcode("", "push", array, t, "");
361 | skip(",");
362 | }
363 | next("]");
364 | return array;
365 | }
366 |
367 | // TABLE = { (TERM:TERM)* }
368 | var TABLE = function() {
369 | next("{");
370 | var table = nextTemp();
371 | pcode(table, "table", "", "", "");
372 | while (!isNext("}")) {
373 | var key = TERM();
374 | next(":");
375 | var value = TERM();
376 | skip(",");
377 | pcode("", "map", table, key, value);
378 | }
379 | next("}");
380 | return table;
381 | }
382 |
383 | var source = fs.readFileSync(process.argv[2], "utf8");
384 | compile(source);
385 | ```
386 |
387 | ### 執行結果
388 |
389 | 然後、我們可以用 node.js 來執行上述程式，並且編譯指定的 J0 程式檔，例如以下指令就用 j0c 編譯器去編譯了 test.j0 這個輸入檔，接著畫面上所輸出的就是 IR0 的中間碼。
390 |
391 | ```
392 | D:\Dropbox\Public\web\oc\code\js>node j0c test.j0
393 | arg 10
394 | call T1 sum
395 | = s T1
396 | sum function
397 | param n
398 | = s 0
399 | = i 1
400 | L1
401 | <= T2 i 10
402 | if0 T2 L2
403 | + T3 s i
404 | = s T3
405 | ++ i
406 | goto L1
407 | L2
408 | return s
409 | endf
410 | arg 3
411 | arg 5
412 | call T4 max
413 | = m T4
414 | max function
415 | param a
416 | param b
417 | > T5 a b
418 | if0 T5 L3
419 | return a
420 | L3
421 | return b
422 | endf
423 | total function
424 | param a
425 | = s 0
426 | = i 0
427 | L4 < T6 i a.length
428 | if0 T6 L5
429 | [] T7 a i
430 | + T8 s T7
431 | = s T8
432 | goto L4
433 | L5
434 | return s
435 | endf
436 | T9 array
437 | push T9 1
438 | push T9 3
439 | push T9 7
440 | push T9 2
441 | push T9 6
442 | = a T9
443 | arg a
444 | call T10 total
445 | = t T10
446 | T11 table
447 | map T11 e "dog"
448 | map T11 c "狗"
449 | = word T11
450 |
451 | ```
452 |
453 | ### 結語
454 |
455 | 在開放電腦計劃中，我們希望透過 J0 語言，以及 j0c 編譯器，用簡易的程式揭露「高階語言與編譯器」的設計原理。
456 |
457 | 在下期中，我們將撰寫程式去將上述 IR0 中間碼轉換為 CPU0 的組合語言，這樣就可以接上先前所作的組譯器 AS0 與虛擬機 VM0，以形成一套簡易但完整的工具鏈。
458 |
459 | 透過這樣的工具鏈，我們希望能讓熟悉程式人輕易的學會「電腦軟硬體的設計原理」。
460 |
461 |
--------------------------------------------------------------------------------
/source/focus3.md:
--------------------------------------------------------------------------------
1 | ## 多層感知器與反傳遞演算法實作 - 使用 JavaScript+Node.js
2 |
3 | ### 前言
4 |
5 | 在前一篇文章中，我們討論了「單層感知器」的實作方式，然而單層感知器並沒有辦法處理像 XOR 這樣的函數。
6 |
7 | 為了提升「感知器」的能力，我們可以在輸入與輸出節點之間，再加入一些隱藏層，並透過這些隱藏層對整個學習空間進行更多次的分割，以便能處理 XOR 這類難以用單一線性函數分割的問題。
8 |
9 | 但是加入了隱藏層之後，感知器的學習與訓練就更為複雜了，這時必須有足夠的「數學理論」才能為「多層感知器」提供一個方向，而「反傳遞演算法」 (Back-Propagation) 正是這樣一個可以提供「多層感知器」學習方向的好東西，其數學基礎則是建構在多變數微分「梯度」概念之上的一種「梯度下降法」。
10 |
11 | 事實上、反傳遞演算法 (Back-Propagation) 的概念在 1974 年就由 Paul J. Werbos 所提出來了，但沒有受到重視，後來在 1986 年又被 Rumelhart 重新發明了出來，而且受到了廣泛的重視。
12 |
13 | 在本文中，我們將說明「多層感知器」與「反傳遞演算法」的概念，並用 Node.js+JavaScript 進行實作。
14 |
15 | ### 模型與數學原理
16 |
17 | 以下是本文程式所採用的一個「多層感知器」模型，其中包含「輸入層、隱藏層與輸出層」，這種多層感知器與上一篇「單層感知器」的一個明顯不同點，在於擁有一個隱藏層，因此其能力增強了很多。
18 |
19 | 
20 |
21 | 既然反傳遞演算法是一種梯度下降法，那麼我們只要能計算出梯度的方向，就能讓「多層感知器」的權重朝著能量下降最快的方向前進。
22 |
23 | 但是、梯度要怎麼計算呢？先讓我們來看一張多變數的能量曲線圖。
24 |
25 | 
26 |
27 | 在上圖中，底下的平面上所畫的向量，就是上面那個曲面在該點梯度的投影，指示了該平面最陡的下降方向。
28 |
29 | 在直覺概念上，曲面上某一點的梯度，其實是曲面在該點切平面的法向量，梯度的計算公式如下：
30 |
31 | 
32 |
33 | 如果我們可以計算某函數之梯度的話，只要朝著梯度的方向走去，就是最快下降的道路了。
34 |
35 | 採用這種沿著梯度方向往下走的方法，就稱為「梯度下降法」(Gradient Descent)，這種方法可以說是一種「貪婪演算法」(Greedy Algorithm)，因為它每次都朝著最斜的方向走去，企圖得到最大的下降幅度。
36 |
37 | 為了要計算梯度，我們不能採用「單層感知器裏的那種不可微分的 sign() 步階函數」 (如下圖 a 所示)，因為這樣就不能用微積分的方式計算出梯度了，而必須改用可以微分的連續函數 sigmoid() (如下圖 b 所示)，這樣才能夠透過微分計算出梯度。
38 |
39 | 
40 |
41 | 當我們改成可微分的 sigmoid() 函數之後，就可以運用微積分公式，事先求出其微分函數 dsigmoid() 。舉例而言、在本文的程式中，我們就用了雙曲正切函數 tanh(x) 作為 sigmoid() 函數，其定義如下所示：
42 |
43 | 
44 |
45 | 
46 |
47 | 
48 |
49 | 由於 tanh(x) 的微分是  ，因此在下列這段程式中，我們定義了這些函數的計算方式。
50 |
51 | ```javascript
52 | var tanh=function(x) {
53 | return (Math.exp(x) - Math.exp(-x)) / (Math.exp(x) + Math.exp(-x));
54 | }
55 |
56 | function sigmoid(x) {
57 | return tanh(x); // 表現較好
58 | }
59 |
60 | function dsigmoid(x) {
61 | return 1.0 - x*x;
62 | }
63 | ```
64 |
65 | 上述程式中 dsigmoid(y) 中的 `1.0 - x*x` 則是 y=tanh(x) 的微分式，對每個 y=tanh(x) 都取微分式的時候，其實就是梯度的方向。
66 |
67 | (筆者註：有些實作會採用  作為 sigmoid() 函數，這與 tanh(x) 函數的形狀非常類似，也是一種可行的方法)。
68 |
69 | ### 程式碼
70 |
71 | 檔案：backprop.js
72 |
73 | ```javascript
74 | // Back-Propagation Neural Networks (JavaScript 版)
75 | // 由陳鍾誠修改自 Neil Schemenauer 的 Python 版
76 | // Python 程式網址為： http://arctrix.com/nas/python/bpnn.py
77 |
78 | var log = console.log;
79 |
80 | // 建立大小為 n 的陣列並填入初始值 fill
81 | var makeArray=function(n, fill) {
82 | var a = [];
83 | for (var i=0; i
36 |
39 |
40 | Visual Basic 6.0:利用遞迴與程序導向解 N Queens Puzzle 皇后問題 (作者：廖憲得 0xde)
41 |什麼是 N Queens Puzzle 皇后問題問題？ 通常我們都會用 8 皇后來稱呼它，但將 8 改成動態數字 n，則稱為 n 皇后
42 |什麼是 8 Queens Puzzle 皇后問題問題？
43 |那麼 8 皇后問題又是什麼呢？
44 |45 |47 |八皇后問題是一個以西洋棋為背景的問題：如何能夠在8×8的西洋棋棋盤上放置八個皇后，使得任何一個皇后都無法直接吃掉其他的皇后？ 為了達到此目的，任兩個皇后都不能處於同一條橫行、縱行或斜線上。 八皇后問題可以推廣為更一般的n皇后擺放問題 ：這時棋盤的大小變為n × n ，而皇后個數也變成n 。 若且唯若 n = 1或n ≥ 4時問題有解[1] 。
46 |
-
48 |
- 維基百科：http://en.wikipedia.org/wiki/Eight_queens 49 |
51 | 
53 | 5 皇后總共有 10 組解
52 |
54 | 
56 | 8 皇后總共有 92 組解
55 |【1皇后】共1組解
57 | 【2皇后】共0組解
58 | 【3皇后】共0組解
59 | 【4皇后】共2組解
60 | 【5皇后】共10組解
61 | 【6皇后】共4組解
62 | 【7皇后】共40組解
63 | 【8皇后】共92組解
64 | 【9皇后】共352組解
65 | 【10皇后】共724組解
66 | 【11皇后】共2680組解
67 | 【12皇后】共14200組解
68 | 【13皇后】共73712組解
69 | 【14皇后】共365596組解
70 | 【15皇后】共2279184組解
71 | 【16皇后】共14772512組解 通常跑超過 10 皇后就需要等待不少時間了！
73 |如何使用遞迴與程序導向去實作呢？
74 |Dim QueenXY() ' 棋盤
75 | Dim TempQueenXY(9999) ' 暫存的棋盤
76 | Dim TempNumber ' 數量
77 | Dim QueenNumber ' 正解總數
78 | Private Sub Form_Activate()
79 | Queen = 9 ' 皇后數
80 |
81 | ReDim QueenXY(Queen - 1, Queen - 1) ' 配置棋盤
82 |
83 | For I = 0 To Queen - 1
84 | For J = 0 To Queen - 1
85 | QueenXY(I, J) = 0
86 | Next J
87 | Next I
88 |
89 | QueenNumber = 0
90 | List1.Clear
91 |
92 | For I = 0 To UBound(QueenXY)
93 | Call InputQueen(I, 0)
94 | Next I
95 |
96 | MsgBox "總解有 => " & QueenNumber & " 組"
97 | End Sub
98 |
99 |
100 | Function InputQueen(X, Y) ' 放置皇后
101 | If X >= 0 And X <= UBound(QueenXY) And Y >= 0 And Y <= UBound(QueenXY) Then ' 判斷棋盤是否超過
102 |
103 | If QueenXY(X, Y) = 0 Then ' 判斷是否為可放 (是否被殺)
104 |
105 |
106 |
107 | BackupTemp ' Step 備份目前棋盤狀
108 | Call KillQueen(X, Y) ' 建立被殺
109 | For I = 0 To UBound(QueenXY) ' 放下一個
110 | Call InputQueen(I, Y + 1)
111 | Next I
112 | If Y = UBound(QueenXY) Then
113 | QueenNumber = QueenNumber + 1
114 |
115 |
116 | Temp = ""
117 | List1.AddItem "第 " & QueenNumber & " 組答案為："
118 | For I = 0 To UBound(QueenXY)
119 | For J = 0 To UBound(QueenXY)
120 | Temp = Temp & QueenXY(I, J) & " "
121 | Next J
122 | List1.AddItem Temp
123 | Temp = ""
124 | Next I
125 | List1.AddItem ""
126 |
127 | End If
128 |
129 | Reductive ' 還原
130 | End If
131 | End If
132 | End Function
133 |
134 | Function KillQueen(KX, KY) ' 跟自己八方被殺
135 |
136 | QueenXY(KX, KY) = "Q"
137 |
138 | For I = 0 To UBound(QueenXY)
139 | For J = 0 To UBound(QueenXY)
140 | If I = KX And J = KY Then
141 | Else
142 | If I = KX Or J = KY Then QueenXY(I, J) = 1 ' 四面
143 |
144 | If (J - KY) <> 0 And (I - KX) <> 0 Then ' 不為 0 (自己)
145 | If Abs((J - KY) / (I - KX)) = 1 Then QueenXY(I, J) = 1 ' 八方 (斜率絕對值 = 1)
146 | End If
147 | End If
148 | Next J
149 | Next I
150 |
151 | End Function
152 |
153 | Function BackupTemp() ' 備份
154 | Temp = ""
155 | For I = 0 To UBound(QueenXY)
156 | For J = 0 To UBound(QueenXY)
157 | Temp = Temp & QueenXY(I, J) & ","
158 | Next J
159 | Next I
160 |
161 | TempQueenXY(TempNumber) = Temp
162 | TempNumber = TempNumber + 1
163 | End Function
164 |
165 | Function Reductive() ' 還原
166 | Temp = Split(TempQueenXY(TempNumber - 1), ",")
167 | TempI = 0
168 | For I = 0 To UBound(QueenXY)
169 | For J = 0 To UBound(QueenXY)
170 | QueenXY(I, J) = Temp(TempI)
171 | TempI = TempI + 1
172 | Next J
173 | Next I
174 |
175 | TempNumber = TempNumber - 1
176 | End Function-
178 |
- 原始碼下載： N皇后(N Queen).rar 179 |
【本文作者為「廖憲得」，原文網址為： http://www.dotblogs.com.tw/0xde/archive/2013/11/11/127531.aspx ，由陳鍾誠編輯後納入本雜誌】
181 |