Pool1D.hpp

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#pragma once
 
#include <utility>
#include <vector>
 
#include <Eigen/Dense>
 
#include "LayerTypes.hpp"
#include "../activations/Activation.hpp"
 
namespace FlexNN::Layers {
 
class MaxPool1D {
 public:
  explicit MaxPool1D(Pool1DParams p,
                     Activations::Activation act = Activations::Activation::None);
 
  LayerType type() const noexcept { return LayerType::MaxPool1D; }
  Activations::Activation activation() const noexcept { return act_; }
  const Pool1DParams& params() const noexcept { return params_; }
 
  std::pair<Eigen::MatrixXd, Eigen::MatrixXd> forward(
      const Eigen::MatrixXd& input) const;
  Eigen::MatrixXd backward(const Eigen::MatrixXd& upstream,
                           const Eigen::MatrixXd& currZ) const;
  Eigen::MatrixXd backward(const Eigen::MatrixXd& nextW,
                           const Eigen::MatrixXd& nextdZ,
                           const Eigen::MatrixXd& currZ) const;
  Eigen::MatrixXd propagate(const Eigen::MatrixXd& dZ) const;
  std::pair<Eigen::MatrixXd, Eigen::VectorXd> grad(
      const Eigen::MatrixXd& dZ, const Eigen::MatrixXd& input) const;
  void update(const Eigen::MatrixXd& dW, const Eigen::VectorXd& db,
              double lr) noexcept;
  void updateWeights(const Eigen::MatrixXd& dW, const Eigen::VectorXd& db,
                     double lr) noexcept {
    update(dW, db, lr);
  }
 
 private:
  int l_out(int L_in) const noexcept;
  Pool1DParams params_{};
  Activations::Activation act_ = Activations::Activation::None;
  // Cache for backward: argmax indices per [C*L_out × batch] -> flat index
  mutable std::vector<std::vector<int>> argmax_cache_; // per batch, per output
  mutable int last_L_in_ = 0;
  mutable int last_batch_ = 0;
};
 
class AvgPool1D {
 public:
  explicit AvgPool1D(Pool1DParams p,
                     Activations::Activation act = Activations::Activation::None);
 
  LayerType type() const noexcept { return LayerType::AvgPool1D; }
  Activations::Activation activation() const noexcept { return act_; }
  const Pool1DParams& params() const noexcept { return params_; }
 
  std::pair<Eigen::MatrixXd, Eigen::MatrixXd> forward(
      const Eigen::MatrixXd& input) const;
  Eigen::MatrixXd backward(const Eigen::MatrixXd& upstream,
                           const Eigen::MatrixXd& currZ) const;
  Eigen::MatrixXd backward(const Eigen::MatrixXd& nextW,
                           const Eigen::MatrixXd& nextdZ,
                           const Eigen::MatrixXd& currZ) const;
  Eigen::MatrixXd propagate(const Eigen::MatrixXd& dZ) const;
  std::pair<Eigen::MatrixXd, Eigen::VectorXd> grad(
      const Eigen::MatrixXd& dZ, const Eigen::MatrixXd& input) const;
  void update(const Eigen::MatrixXd& dW, const Eigen::VectorXd& db,
              double lr) noexcept;
  void updateWeights(const Eigen::MatrixXd& dW, const Eigen::VectorXd& db,
                     double lr) noexcept {
    update(dW, db, lr);
  }
 
 private:
  int l_out(int L_in) const noexcept;
  Pool1DParams params_{};
  Activations::Activation act_ = Activations::Activation::None;
};
 
} // namespace FlexNN::Layers