如何绘制循环神经网络

Question 1

这应该可以帮助您入门。我为每种类型的神经元创建了样式，因此您可以根据需要轻松更改样式和间距，而无需接触大量代码。这些样式定义都有详尽的注释，因此您可以看到每一行的作用。

\documentclass[border=5pt]{standalone}
\renewcommand{\vec}[1]{\mathbf{#1}} % re-style the vector
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{
  arrows.meta, % for Straight Barb arrow tip
  fit, % to fit the group box around the central neurons
  positioning, % for relative positioning of the neurons
}

\tikzset{
  neuron/.style={ % style for each neuron
    circle,draw,thick, % drawn as a thick circle
    inner sep=0pt, % no built-in padding between the text and the circle shape
    minimum size=3.5em, % make each neuron the same size regardless of the text inside
    node distance=1ex and 2em, % spacing between neurons (y and x)
  },
  group/.style={ % style for the groups of neurons
    rectangle,draw,thick, % drawn as a thick rectangle
    inner sep=0pt, % no padding between the node contents and the rectangle shape
  },
  io/.style={ % style for the inputs/outputs
    neuron, % inherit the neuron style
    fill=gray!15, % add a fill color
  },
  conn/.style={ % style for the connections
    -{Straight Barb[angle=60:2pt 3]}, % simple barbed arrow tip
    thick, % draw in a thick weight to match other drawing elements
  },
}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
  \node[neuron] (ht1) {$h_t^1$};
  \node[neuron,below=of ht1] (htm) {$h_t^{n-m}$};
  \node[neuron,below=of htm] (htn) {$h_t^n$};
  \node[group,fit={(ht1) (htm) (htn)}] (gr1) {};
  \node[neuron,left=of ht1] (ht-1) {$h_{t-1(2)}^1$};
  \node[io,above=2em of ht1] (yt) {$y_t$};
  \node[io,below=2em of htn] (vt) {$\vec{v}_t$};
  \draw[conn] (ht1) -- (yt);
  \draw[conn] (vt) -- (htn);
  \foreach \destination in {ht1,htm,htn} { % the for loop idea can be expanded to draw the entire diagram quickly
    \draw[conn] (ht-1.east) -- (\destination.west);
  }
\end{tikzpicture}
\end{document}

结果如下：

好吧，内容有点多！让我们来分析一下。

每个神经元都绘制为一个节点，节点名称放在括号中，节点文本放在花括号中，例如：

\node[neuron] (ht1)   {$h_t^1$};
%     ^-style  ^-name  ^-node text

一旦放置了第一个节点，所有其他节点都可以相对于它定位，而无需使用该positioning库手动计算坐标：

\node[neuron,below=of ht1] (htm) {$h_t^{n-m}$};
%            ^-this node should be placed below the first node (ht1)

间距由键的值控制node distance，我在样式的定义中设置了该值neuron。

使用库创建围绕中央神经元的组框，fit以确定节点大小以适合现有节点列表，如下所示：

\node[group,fit={(ht1) (htm) (htn)}] (gr1) {};
%     ^-style    ^- list of nodes to fit    ^-empty node text for this one

这个节点(gr1)有一个空文本，因为我们只希望该节点能够框住神经元列表，所以我们不需要其中的任何新文本。

一旦绘制了所有神经元，我们就可以用\draw语句将它们连接起来，这些语句在括号中的两个坐标（此处称为坐标）之间创建描边路径。一个例子：

\draw[conn] (ht1) -- (yt);
%     ^      ^-start  ^-finish
%     `-apply connection style

单独绘制所有这些很快就会变得乏味。幸运的是，Ti钾Z 提供了 for 循环的概念，我用它来创建其他箭头：

\foreach \destination in {ht1,htm,htn} {
  \draw[conn] (ht-1.east) -- (\destination.west);
}

我补充.east说.west，锚点在我们要绘制的节点上。这会导致绘制到节点边缘上的特定点的连接。如果您不添加这些，箭头将以直线形式从节点中心绘制到节点中心（请注意我在第一个示例中不添加锚点）。

循环思想\foreach可以扩展，以便高效地绘制完整图表中的许多神经元。你可以查看示例：神经网络是一个很好的例子。

钛钾Z 有出色的文档，但乍一看可能让人不知所措。如果您不明白我为什么这样做，请在手册中搜索宏名称或键名称，以了解其工作原理和功能。您可以在 PC 上通过在texdoc tikz终端或命令提示符下键入来访问手册。或者，您可以在线访问http://texdoc.net/pkg/tikz（警告：这是一个很大的 PDF 文件）。希望这能帮助您入门！:-)

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