Использование переменных \def, вычисленных \FPeval в tikz

Question

Привет, я абсолютный новичок.

Я взял шаблон Tikz для рисования нейронных сетей и попытался модифицировать его так, чтобы можно было автоматически менять количество слоев, но это приводит к странным ошибкам.

Я использую эти пакеты и понятия не имею, имеет ли это значение.

\documentclass{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[czech]{babel}
\usepackage[margin=2cm, a4paper]{geometry}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{fontawesome}
\usepackage{xcolor}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{array}
\usepackage[protrusion,expansion]{microtype}
\usepackage{tikz}
\usepackage[nomessages]{fp}

Я придумал следующий макрос в отдельном .sty-файле:

\newcommand{\mln}[3]{
    \def\layersep{#1}
    \def\inpneuroncount{#2}
    \def\hidneuroncount{#3}

    \FPeval{result}{clip((\hidneuroncount-\inpneuroncount)/2)}
    \def\nodeoffset{yshift=\result cm}
    \nodeoffset

    \begin{tikzpicture}[shorten >=1pt,->,draw=black!50, node distance=\layersep]
        \tikzstyle{every pin edge}=[<-,shorten <=3pt]
        \tikzstyle{neuron}=[circle,fill=black!25,minimum size=15pt,inner sep=0pt]
        \tikzstyle{input neuron}=[neuron, fill=green!50];
        \tikzstyle{output neuron}=[neuron, fill=red!50];
        \tikzstyle{hidden neuron}=[neuron, fill=blue!50];
        \tikzstyle{annot} = [text width=4em, text centered]

        % Draw the input layer nodes
        \foreach \name / \y in {1,...,\inpneuroncount}
        % This is the same as writing \foreach \name / \y in {1/1,2/2,3/3,4/4}
            \node[input neuron, pin=left:Input \#\y] (I-\name) at (0,-\y) {};

        % Draw the hidden layer nodes
        \foreach \name / \y in {1,...,\hidneuroncount}
            \path[\nodeoffset]
                node[hidden neuron] (H-\name) at (\layersep,-\y cm) {};

        % Draw the output layer node
        \node[output neuron,pin={[pin edge={->}]right:Output}, right of=H-1] (O) {};

        % Connect every node in the input layer with every node in the
        % hidden layer.
        \foreach \source in {1,...,\inpneuroncount}
            \foreach \dest in {1,...,\hidneuroncount}
                \path (I-\source) edge (H-\dest);

        % Connect every node in the hidden layer with the output layer
        \foreach \source in {1,...,\hidneuroncount}
            \path (H-\source) edge (O);

        % Annotate the layers
        \node[annot,above of=H-1, node distance=1cm] (hl) {Hidden layer};
        \node[annot,left of=hl] {Input layer};
        \node[annot,right of=hl] {Output layer};
    \end{tikzpicture}
    % End of code
}

То, что я пытаюсь сделать, это сделать yshift скрытого слоя равным половине разницы между числом входных нейронов и числом нейронов скрытого слоя. Я создал переменную \nodeoffset, которая после использования четко отображает текст "yshift=0.5cm", когда вы используете \mln{2.5cm}{2}{3}

Когда я пытаюсь использовать это в части

% Draw the hidden layer nodes
    \foreach \name / \y in {1,...,\hidneuroncount}
        \path[\nodeoffset]

выдает ошибку типа «Ошибка пакета pgfkeys: я не знаю ключ '/tikz/yshift=0.5cm' и собираюсь его проигнорировать. Возможно, вы неправильно его написали».

Как мне правильно указать параметр?

Answer 1

Вы столкнулись с так называемой проблемой расширения. TiкZ не полностью расширяет макрос \nodeoffset. Вы можете сделать его расширяемым, заменив

\path[\nodeoffset] node[hidden neuron] (H-\name) at (\layersep,-\y cm) {};

к

\path[style/.expanded=\nodeoffset] node[hidden neuron] (H-\name) at (\layersep,-\y cm) {};

Полный пример:

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usepackage[nomessages]{fp}
\newcommand{\mln}[3]{
    \def\layersep{#1}
    \def\inpneuroncount{#2}
    \def\hidneuroncount{#3}

    \FPeval{result}{clip((\hidneuroncount-\inpneuroncount)/2)}
    \def\nodeoffset{yshift=\result cm}
    \nodeoffset

    \begin{tikzpicture}[shorten >=1pt,->,draw=black!50, node distance=\layersep]
        \tikzstyle{every pin edge}=[<-,shorten <=3pt]
        \tikzstyle{neuron}=[circle,fill=black!25,minimum size=15pt,inner sep=0pt]
        \tikzstyle{input neuron}=[neuron, fill=green!50];
        \tikzstyle{output neuron}=[neuron, fill=red!50];
        \tikzstyle{hidden neuron}=[neuron, fill=blue!50];
        \tikzstyle{annot} = [text width=4em, text centered]

        % Draw the input layer nodes
        \foreach \name / \y in {1,...,\inpneuroncount}
        % This is the same as writing \foreach \name / \y in {1/1,2/2,3/3,4/4}
            \node[input neuron, pin=left:Input \#\y] (I-\name) at (0,-\y) {};

        % Draw the hidden layer nodes
        \foreach \name / \y in {1,...,\hidneuroncount}
            \path[style/.expanded=\nodeoffset]
                node[hidden neuron] (H-\name) at (\layersep,-\y cm) {};

        % Draw the output layer node
        \node[output neuron,pin={[pin edge={->}]right:Output}, right of=H-1] (O) {};

        % Connect every node in the input layer with every node in the
        % hidden layer.
        \foreach \source in {1,...,\inpneuroncount}
            \foreach \dest in {1,...,\hidneuroncount}
                \path (I-\source) edge (H-\dest);

        % Connect every node in the hidden layer with the output layer
        \foreach \source in {1,...,\hidneuroncount}
            \path (H-\source) edge (O);

        % Annotate the layers
        \node[annot,above of=H-1, node distance=1cm] (hl) {Hidden layer};
        \node[annot,left of=hl] {Input layer};
        \node[annot,right of=hl] {Output layer};
    \end{tikzpicture}
    % End of code
}
\begin{document}
\mln{8em}{5}{4}
\end{document}

Однако я хотел бы предложить некоторые изменения/улучшения.

1. \tikzstyleустарело, \tikzsetвместо этого используйте соответствующий синтаксис (см. ниже).
2. На самом деле вам здесь не нужно fp.
3. Использовать positioning.
4. Буква \defs в начале, похоже, не имеет особого значения.

Есть еще много вещей, которые можно изменить, но это частично измененная версия.

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{positioning}
\newcommand{\mln}[3]{
    \begin{tikzpicture}[shorten >=1pt,->,draw=black!50, node distance=#1]
        \tikzset{every pin edge/.style={<-,shorten <=3pt},
          neuron/.style={circle,fill=black!25,minimum size=15pt,inner
            sep=0pt},
          input neuron/.style={neuron, fill=green!50},
          output neuron/.style={neuron, fill=red!50},
          hidden neuron/.style={neuron, fill=blue!50},
          annot/.style={text width=4em, text centered},
        my offset/.style={yshift={((#3-#2)/2)*1cm}}}
        \begin{scope}[local bounding box=diag]
          % Draw the input layer nodes
          \foreach \name / \y in {1,...,#2}
          % This is the same as writing \foreach \name / \y in {1/1,2/2,3/3,4/4}
              \node[input neuron, pin={[alias=auxI]left:Input \#\y}] (I-\name) at (0,-\y) {};

          % Draw the hidden layer nodes
          \foreach \name / \y in {1,...,#3}
              {\path[my offset]
                  node[hidden neuron] (H-\name) at (#1,-\y cm) {};}

          % Draw the output layer node
          \node[output neuron,pin={[pin edge={->},alias=auxO]right:Output}, right=of H-1] (O) {};

          % Connect every node in the input layer with every node in the
          % hidden layer.
          \foreach \source in {1,...,#2}
              \foreach \dest in {1,...,#3}
                  \path (I-\source) edge (H-\dest);

          % Connect every node in the hidden layer with the output layer
          \foreach \source in {1,...,#3}
              \path (H-\source) edge (O);
        \end{scope}
        % Annotate the layers
        \path ([yshift=1ex]diag.north-|H-1.center) node[anchor=south,annot] (hl) {Hidden layer};
        \path ([yshift=1ex]diag.north-|auxI.west) node[anchor=south west,annot]  {Input layer};
        \path ([yshift=1ex]diag.north-|auxO.east) node[anchor=south east,annot]  {Output layer};
    \end{tikzpicture}
    % End of code
}
\begin{document}
\mln{8em}{5}{4}
\end{document}