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梯度下降法and实战

发布于2019-09-11 14:17     阅读(671)     评论(0)     点赞(28)     收藏(2)


梯度下降法

在这里插入图片描述
学习率的大小主要是调剂优化步长和大小,所以学习率要设置一个合适的值。

对代价函数求导,θ0和1求导,后面一堆作为总值更新θ的值。
要一起算完之后一起更新,不然就错误了,后面的就是异步更新了。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
往左走往右走都上往上走,就会陷入局部极小值。
在这里插入图片描述
可以用梯度下降法来求解线性回归。
在这里插入图片描述
下面是上面的计算:
在这里插入图片描述
线性回归的代价函数是凸函数。
在这里插入图片描述
凸函数和非凸函数,非凸函数可能无法走到最小值。会发生局部最少值的情况。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

梯度下降法和代价函数实战

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

#载入数据
data = np.genfromtxt("data.csv",delimiter=",")
x_data = data[:,0]#第0列的所有数据
y_data = data[:,1]
plt.scatter(x_data,y_data)#画散点图
plt.show()

lr=0.0001#学习率learning rate,就是α
b=0#截距
k=0#斜率
epochs=50#最大迭代次数

#最小二乘法,代价函数的定义
def compute_error(b,k,x_data,y_data):
    totalError=0
    for i in range(0,len(x_data)) :
        #真实值-预测值
        totalError+=(y_data[i]-(k*x_data[i]+b))**2
        #2m的2可以除 也可以不
    return totalError/float(len(x_data))/2.0

#计算θ0和1的值的,即斜率k和截距b
def gradient_descent_runner(x_data,y_data,b,k,lr,epochs):
    #计算总数据量,得到总的样本个数
    m=float(len(x_data))
    #循环epochs次
    for i in range(epochs):
        b_grad=0
        k_grad=0
        #计算梯度的平均总和再求平均,和ppt内的公式对应,同步更新
        for j in range(0,len(x_data)):
            b_grad+=-(1/m)*(y_data[j]-((k*x_data[j]+b)))
            k_grad+=-(1/m)*x_data[j]*(y_data[j]-((k*x_data[j]+b)))
        #更新b和k
        b=b-(lr*b_grad)
        k=k-(lr*k_grad)
        # #每迭代5次,输出一组图像
        # if i%5==0 :
        #     print("epochs:",i)
        #     plt.plot(x_data,y_data,'b.')
        #     plt.plot(x_data,k*x_data+b,'r')
        #     plt.show()
    return b,k
print("Starting b={0},k={1},error={2}".format(b,k,compute_error(b,k,x_data,y_data)))
print("Running...")
b,k=gradient_descent_runner(x_data,y_data,b,k,lr,epochs)
print("Aftr {0} iterations b={1},k={2},error={3}".format(epochs,b,k,compute_error(b,k,x_data,y_data)))

#画图
#蓝色,用点画出来
plt.plot(x_data,x_data,'b.')
plt.plot(x_data,k*x_data+b,'r')
plt.show()
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用sklearn库来实现梯度下降

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.linear_model import LinearRegression

#载入数据
data = np.genfromtxt("data.csv",delimiter=",")
x_data = data[:,0]#第0列的所有数据
y_data = data[:,1]
plt.scatter(x_data,y_data)#画散点图
plt.show()
print(x_data.shape)

x_data=data[:,0,np.newaxis]
y_data=data[:,0,np.newaxis]
#创建并拟合模型
model=LinearRegression
model.fit(x_data,y_data)#建模动作


#画图
#蓝色,用点画出来
plt.plot(x_data,x_data,'b.')
plt.plot(x_data,model.predict(x_data),'r')
plt.show()
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作者:雷神归来

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