Autoencoders and Sparsity（二）

In this problem set, you will implement the sparse autoencoder algorithm, and show how it
discovers that edges are a good representation for natural images.

Step 1: Generate training set

Step 2: Sparse autoencoder objective

Step 3: Gradient checking

Step 4: Train the sparse autoencoder

Step 5: Visualization

流程

1. 计算出网络每个节点的输入值（即程序中的z值）和输出值（即程序中的a值，a是z的sigmoid函数值）。

2. 利用z值和a值计算出网络每个节点的误差值（即程序中的delta值）。

3. 这样可以利用上面计算出的每个节点的a，z，delta来表达出系统的损失函数以及损失函数的偏导数了

其实步骤1是前向进行的，也就是说按照输入层——》隐含层——》输出层的方向进行计算。而步骤2是逆方向进行的（这也是该算法叫做BP算法的来源），即每个节点的误差值是按照输出层——》隐含层——》输入层方向进行的。

Matlab

bsxfun —— C=bsxfun(fun,A,B)表达的是两个数组A和B间元素的二值操作，fun是函数句柄或者m文件，或者是内嵌的函数。在实际使用过程中fun有很多选择比如说加，减等，前面需要使用符号’@’.一般情况下A和B需要尺寸大小相同，如果不相同的话，则只能有一个维度不同，同时A和B中在该维度处必须有一个的维度为1。比如说bsxfun(@minus, A, mean(A))，其中A和mean(A)的大小是不同的，这里的意思需要先将mean(A)扩充到和A大小相同，然后用A的每个元素减去扩充后的mean(A)对应元素的值。

rand —— 生成均匀分布的伪随机数。分布在（0~1）之间
主要语法：rand(m,n)生成m行n列的均匀分布的伪随机数
             rand(m,n,'double')生成指定精度的均匀分布的伪随机数，参数还可以是'single'
             rand(RandStream,m,n)利用指定的RandStream(我理解为随机种子)生成伪随机数

randn —— 生成标准正态分布的伪随机数（均值为0，方差为1）

randi —— 生成均匀分布的伪随机整数
  主要语法：randi（iMax）在闭区间（0，iMax）生成均匀分布的伪随机整数 
             randi（iMax，m，n）在闭区间（0，iMax）生成mXn型随机矩阵
             r = randi([iMin,iMax],m,n)在闭区间（iMin，iMax）生成mXn型随机矩阵

exist —— 测试参数是否存在，比如说exist('opt_normalize', 'var')表示检测变量opt_normalize是否存在，其中的’var’表示变量的意思

colormap —— 设置当前常见的颜色值表。

floor —— floor(A):取不大于A的最大整数

ceil —— ceil(A):取不小于A的最小整数

repmat —— 该函数是扩展一个矩阵并把原来矩阵中的数据复制进去。比如说B = repmat(A,m,n)，就是创建一个矩阵B，B中复制了共m*n个A矩阵，因此B矩阵的大小为[size(A,1)*m  size(A,2)*m]

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