+ 3.4_12

mod_oop/3.4_12_max_pollingpy

@@ -0,0 +1,128 @@
+"""
+    https://stepik.org/lesson/701989/step/11?unit=702090
+
+В нейронных сетях использую операцию под названием Max Pooling. 
+Суть ее состоит в сканировании прямоугольной таблицы чисел (матрицы) 
+окном определенного размера (обычно, 2x2 элемента) и выбора наибольшего значения в пределах этого окна.
+Или, если окна выходят за пределы матрицы, то они пропускаются (игнорируются).
+
+
+Мы повторим эту процедуру. Для этого в программе нужно объявить класс с именем MaxPooling, объекты которого создаются командой:
+
+mp = MaxPooling(step=(2, 2), size=(2,2))
+где step - шаг смещения окна по горизонтали и вертикали; size - размер окна по горизонтали и вертикали.
+
+Параметры step и size по умолчанию должны принимать кортеж со значениями (2, 2).
+
+Для выполнения операции Max Pooling используется команда:
+
+res = mp(matrix)
+где matrix - прямоугольная таблица чисел; res - ссылка на результат обработки таблицы matrix (должна создаваться новая таблица чисел.
+
+Прямоугольную таблицу чисел следует описывать вложенными списками. Если при сканировании таблицы часть окна выходит за ее пределы, то эти данные отбрасывать (не учитывать все окно).
+
+Если matrix не является прямоугольной таблицей или содержит хотя бы одно не числовое значение, то должно генерироваться исключение командой:
+
+raise ValueError("Неверный формат для первого параметра matrix.")
+Пример использования класса (эти строчки в программе писать не нужно):
+
+mp = MaxPooling(step=(2, 2), size=(2,2))
+res = mp([[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 8, 7, 6], [5, 4, 3, 2]])    # [[6, 8], [9, 7]]
+Результатом будет таблица чисел:
+
+6 8
+9 7
+
+P.S. В программе достаточно объявить только класс. Выводить на экран ничего не нужно.
+ 
+"""
+
+
+class MaxPooling:
+    def __init__(self, step=(2, 2), size=(2, 2)):
+        self.step = step
+        self.size = size
+
+    def validate_matrix(self, matrix):
+        if (
+            any(not isinstance(row, list) for row in matrix)
+            or any(not isinstance(num, (int, float)) for row in matrix for num in row)
+            or len(set(len(row) for row in matrix)) != 1
+        ):
+            raise ValueError("Неверный формат для первого параметра matrix.")
+
+    def __call__(self, matrix):
+        self.validate_matrix(matrix)
+        N, M = len(matrix), len(matrix[0])
+        step_x, step_y, size_x, size_y = (*self.step, *self.size)
+        return [
+            [
+                max(
+                    matrix[x][y]
+                    for x in range(i, i + size_x)
+                    for y in range(j, j + size_y)
+                )
+                for j in range(0, M - size_y + 1, step_y)
+            ]
+            for i in range(0, N - size_x + 1, step_x)
+        ]
+
+
+def tests():
+    mp = MaxPooling(step=(2, 2), size=(2, 2))
+    m1 = [[1, 10, 10], [5, 10, 0], [0, 1, 2]]
+    m2 = [[1, 10, 10, 12], [5, 10, 0, -5], [0, 1, 2, 300], [40, -100, 0, 54.5]]
+    res1 = mp(m1)
+    res2 = mp(m2)
+
+    assert res1 == [[10]], "неверный результат операции MaxPooling"
+    assert res2 == [[10, 12], [40, 300]], "неверный результат операции MaxPooling"
+
+    mp = MaxPooling(step=(3, 3), size=(2, 2))
+    m3 = [[1, 12, 14, 12], [5, 10, 0, -5], [0, 1, 2, 300], [40, -100, 0, 54.5]]
+    res3 = mp(m3)
+    assert res3 == [
+        [12]
+    ], "неверный результат операции при MaxPooling(step=(3, 3), size=(2,2))"
+
+    try:
+        res = mp([[1, 2], [3, 4, 5]])
+    except ValueError:
+        assert True
+    else:
+        assert (
+            False
+        ), "некорректо отработала проверка (или она отсутствует) на не прямоугольную матрицу"
+
+    try:
+        res = mp([[1, 2], [3, "4"]])
+    except ValueError:
+        assert True
+    else:
+        assert (
+            False
+        ), "некорректо отработала проверка (или она отсутствует) на не числовые значения в матрице"
+
+    mp = MaxPooling(step=(1, 1), size=(5, 5))
+    res = mp(
+        [
+            [5, 0, 88, 2, 7, 65],
+            [1, 33, 7, 45, 0, 1],
+            [54, 8, 2, 38, 22, 7],
+            [73, 23, 6, 1, 15, 0],
+            [4, 12, 9, 1, 76, 6],
+            [0, 15, 10, 8, 11, 78],
+        ]
+    )  # [[88, 88], [76, 78]]
+
+    assert res == [
+        [88, 88],
+        [76, 78],
+    ], "неверный результат операции MaxPooling(step=(1, 1), size=(5, 5))"
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    import doctest
+
+    doctest.testmod()
+    tests()