Program.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using Encog.Matrix;
using System;

namespace HopfieldProject
{
    public class Program
    {
        private const double maxIloscKrokow = 8;
        private static bool result = false;
        private static int krok = 0;
        private static double v0Input;
        private static double v1Input;
        private static double v2Input;
        private static Matrix W = new Matrix(new double[3, 3]
        {
            { 0.0, -1.0, -3.0 },
            { -1.0, 0.0, 2.0 },
            { -3.0, 2.0, 0.0 }
        });

        private static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("..::Symulacja działania sieci Hopfielda:..");
            Console.WriteLine("Autorzy: Miłosz Kulesza, Marcin Drozd, Michał Fabrowski\n");
            Console.WriteLine("Wprowadź wektor do zbadania.\nPodaj V[0]:");
            v0Input = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("Wprowadź wektor do zbadania.\nPodaj V[1]:");
            v1Input = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("Wprowadź wektor do zbadania.\nPodaj V[2]:");
            v2Input = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("Podaj tryb działania sieci (1 - synchroniczny, 2 - asynchroniczny):");
            int tryb = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());


            Console.WriteLine("\nDane wejściowe:");
            Console.WriteLine("W = [");
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                for (int j = 0; j < 3; j++)
                {
                    Console.Write($"\t{W[i, j]} ");
                }
                if (i == 2)
                    Console.WriteLine("\n]");
                Console.WriteLine();
            }



            Console.WriteLine();
            if (tryb == 1)
            {
                LiczSynchronicznie();
            }
            else if (tryb == 2)
            {
                LiczAsynchronicznie();
            }

            Console.WriteLine("Naciśnij dowolny klawisz aby kontynuować...");
            Console.ReadKey();
        }

        private static void LiczSynchronicznie()
        {
            Matrix VWejsciowe = new Matrix(new double[1, 3] { { v0Input, v1Input, v2Input } });
            Matrix VWyjsciowe = new Matrix(new double[3, 1] { { 0 }, { 0 }, { 0 } });
            Matrix VDoOscylacji = new Matrix(new double[3, 1] { { VWejsciowe[0, 0] }, { VWejsciowe[0, 1] }, { VWejsciowe[0, 2] } });
            Console.Write($"V({krok})= [ ");
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                Console.Write($"{VWejsciowe[0, i]} ");
            }
            Console.WriteLine("]");
            do
            {
                if (krok == 0)
                    VWejsciowe = MatrixMath.Transpose(VWejsciowe);
                Matrix U = MatrixMath.Multiply(W, VWejsciowe);
                Console.WriteLine("Potencjał wejściowy:");
                Console.WriteLine($"U({krok}) = [");
                for (int i = 0; i < 3; i++)
                {
                    Console.WriteLine($"\t{U[i, 0]}");
                }
                Console.WriteLine("]");
                if (U[0, 0] <= 0)
                    VWyjsciowe[0, 0] = -1;
                else
                    VWyjsciowe[0, 0] = 1;
                if (U[1, 0] <= 0)
                    VWyjsciowe[1, 0] = -1;
                else
                    VWyjsciowe[1, 0] = 1;
                if (U[2, 0] <= 0)
                    VWyjsciowe[2, 0] = -1;
                else
                    VWyjsciowe[2, 0] = 1;
                krok++;
                Console.WriteLine("Potencjał wyjściowy:");
                Console.WriteLine($"V({krok}) = [");
                for (int i = 0; i < 3; i++)
                {
                    Console.WriteLine($"\t{VWyjsciowe[i, 0]}");
                }
                Console.WriteLine($"]");
                double energia = 0;
                for (int i = 0; i < 3; i++)
                {
                    for (int j = 0; j < 3; j++)
                    {
                        energia += W[i, j] * VWyjsciowe[i, 0] * VWejsciowe[j, 0];
                    }
                }
                energia *= -1;
                Console.WriteLine($"E({krok}) = {energia}\n");
                if (VWejsciowe.Equals(VWyjsciowe))
                {
                    if (krok == 1)
                        Console.WriteLine($"Sieć ustabilizowała się w kroku {krok}.\nPodany punkt V(0)=[ {v0Input}, {v1Input}, {v2Input} ] jest punktem stałym.");
                    else
                        Console.WriteLine($"Sieć ustabilizowała się w kroku {krok}.\nPunkt V({krok}) jest punktem stałym.\nPodany punkt V(0)=[ {v0Input}, {v1Input}, {v2Input} ] jest zbieżny do punktu stałego V({krok})=[ {VWyjsciowe[0, 0]}, {VWyjsciowe[1, 0]}, {VWyjsciowe[2, 0]} ].");
                    result = true;
                }
                if (VDoOscylacji.Equals(VWyjsciowe) && !result)
                {
                    Console.WriteLine($"Oscylacja między dwoma punktami V({krok - 1})=[ {VDoOscylacji[0, 0]}, {VDoOscylacji[1, 0]}, {VDoOscylacji[2, 0]} ] i V({krok})=[ {VWejsciowe[0, 0]}, {VWejsciowe[1, 0]}, {VWejsciowe[2, 0]} ].\nOscylacja wykryta w kroku {krok}");
                    if (krok > 2)
                        Console.WriteLine($"Podany punkt V(0)=[ {v0Input}, {v1Input}, {v2Input} ] wpada w oscylację.");
                    result = true;
                }
                if (krok == maxIloscKrokow)
                {
                    Console.WriteLine("Osiągnięto maksymalną dopuszczalną liczbę kroków. Sieć nie ustabilizowała się.");
                    result = true;
                }
                if (!result)
                {
                    VDoOscylacji[0, 0] = VWejsciowe[0, 0];
                    VDoOscylacji[1, 0] = VWejsciowe[1, 0];
                    VDoOscylacji[2, 0] = VWejsciowe[2, 0];
                    VWejsciowe[0, 0] = VWyjsciowe[0, 0];
                    VWejsciowe[1, 0] = VWyjsciowe[1, 0];
                    VWejsciowe[2, 0] = VWyjsciowe[2, 0];
                }
            } while (!result);
        }

        private static void LiczAsynchronicznie()
        {
            int n = 1; // ktory neuron
            int count = 0;
            Matrix VWejsciowe = new Matrix(new double[1, 3] { { v0Input, v1Input, v2Input } });
            Matrix VWyjsciowe = new Matrix(new double[3, 1] { { 0 }, { 0 }, { 0 } });

            Console.Write($"V({krok})= [ ");
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                Console.Write($"{VWejsciowe[0, i]} ");
            }
            Console.WriteLine("]");

            do
            {
                if (krok == 0)
                    VWejsciowe = MatrixMath.Transpose(VWejsciowe);
                Matrix U = MatrixMath.Multiply(W, VWejsciowe);
                Console.WriteLine("Potencjał wejściowy:");
                Console.WriteLine($"U({krok}) = [");
                for (int i = 0; i < 3; i++)
                {
                    if(i == n-1)
                        Console.WriteLine($"\t{U[i, 0]}");
                    else
                        Console.WriteLine("\tNW");
                }
                Console.WriteLine("]");
                if (n == 1)
                {
                    if (U[0, 0] <= 0)
                        VWyjsciowe[0, 0] = -1;
                    else
                        VWyjsciowe[0, 0] = 1;
                    VWyjsciowe[1, 0] = VWejsciowe[1, 0];
                    VWyjsciowe[2, 0] = VWejsciowe[2, 0];
                }
                else if (n == 2)
                {
                    VWyjsciowe[0, 0] = VWejsciowe[0, 0];
                    if (U[1, 0] <= 0)
                        VWyjsciowe[1, 0] = -1;
                    else
                        VWyjsciowe[1, 0] = 1;
                    VWyjsciowe[2, 0] = VWejsciowe[2, 0];
                }
                else
                {
                    VWyjsciowe[0, 0] = VWejsciowe[0, 0];
                    VWyjsciowe[1, 0] = VWejsciowe[1, 0];
                    if (U[2, 0] <= 0)
                        VWyjsciowe[2, 0] = -1;
                    else
                        VWyjsciowe[2, 0] = 1;
                }

                krok++;

                Console.WriteLine("Potencjał wyjściowy:");
                Console.WriteLine($"V({krok}) = [");
                for (int i = 0; i < 3; i++)
                {
                    Console.WriteLine($"\t{VWyjsciowe[i, 0]}");
                }
                Console.WriteLine($"]");

                double energia = 0;

                for (int i = 0; i < 3; i++)
                {
                    for (int j = 0; j < 3; j++)
                    {
                        energia += W[i, j] * VWyjsciowe[i, 0] * VWyjsciowe[j, 0];
                    }
                }
                energia *= (-0.5);

                Console.WriteLine($"E({krok}) = {energia}\n");



                if (krok >= 3)
                {
                    if (VWejsciowe.Equals(VWyjsciowe))
                    {
                        count++;
                    }
                    else
                    {
                        count = 0;
                    }

                    if(count >= 3)
                    {
                        Console.WriteLine($"Sieć ustabilizowała się w kroku {krok}.\nPunkt V({krok}) jest punktem stałym.\nPodany punkt V(0)=[ {v0Input}, {v1Input}, {v2Input} ] jest zbieżny do punktu stałego V({krok})=[ {VWyjsciowe[0, 0]}, {VWyjsciowe[1, 0]}, {VWyjsciowe[2, 0]} ].");
                        result = true;
                    }

                    if (krok == maxIloscKrokow)
                    {
                        Console.WriteLine("Osiągnięto maksymalną dopuszczalną liczbę kroków. Sieć nie ustabilizowała się.");
                        result = true;
                    }
                }
                    VWejsciowe[0, 0] = VWyjsciowe[0, 0];
                    VWejsciowe[1, 0] = VWyjsciowe[1, 0];
                    VWejsciowe[2, 0] = VWyjsciowe[2, 0];

                if (n < 3)
                    n++;
                else
                    n = 1;

            } while (!result);

        }
    }
}