【线性回归】梯度下降
文章目录
- @[toc]
- 数据
- 数据集
- 实际值
- 估计值
- 梯度下降算法
- 估计误差
- 代价函数
- 学习率
- 参数更新
- `Python`实现
- 导包
- 数据预处理
- 迭代过程
- 结果可视化
- 完整代码
- 结果可视化
- 线性拟合结果
- 代价变化
文章目录
- @[toc]
- 数据
- 数据集
- 实际值
- 估计值
- 梯度下降算法
- 估计误差
- 代价函数
- 学习率
- 参数更新
- `Python`实现
- 导包
- 数据预处理
- 迭代过程
- 结果可视化
- 完整代码
- 结果可视化
- 线性拟合结果
- 代价变化
数据
数据集
( x ( i ) , y ( i ) ) , i = 1 , 2 , ⋯ , m \left(x^{(i)} , y^{(i)}\right) , i = 1 , 2 , \cdots , m (x(i),y(i)),i=1,2,⋯,m
实际值
y ( i ) y^{(i)} y(i)
估计值
h θ ( x ( i ) ) = θ 0 + θ 1 x ( i ) h_{\theta}\left(x^{(i)}\right) = \theta_{0} + \theta_{1} x^{(i)} hθ(x(i))=θ0+θ1x(i)
梯度下降算法
估计误差
h θ ( x ( i ) ) − y ( i ) h_{\theta}\left(x^{(i)}\right) - y^{(i)} hθ(x(i))−y(i)
代价函数
J ( θ ) = J ( θ 0 , θ 1 ) = 1 2 m ∑ i = 1 m ( h θ ( x ( i ) ) − y ( i ) ) 2 = 1 2 m ∑ i = 1 m ( θ 0 + θ 1 x ( i ) − y ( i ) ) 2 J(\theta) = J(\theta_{0} , \theta_{1}) = \cfrac{1}{2m} \displaystyle\sum\limits_{i = 1}^{m}{\left(h_{\theta}\left(x^{(i)}\right) - y^{(i)}\right)^{2}} = \cfrac{1}{2m} \displaystyle\sum\limits_{i = 1}^{m}{\left(\theta_{0} + \theta_{1} x^{(i)} - y^{(i)}\right)^{2}} J(θ)=J(θ0,θ1)=2m1i=1∑m(hθ(x(i))−y(i))2=2m1i=1∑m(θ0+θ1x(i)−y(i))2
学习率
- α \alpha α是学习率,一个大于 0 0 0的很小的经验值,决定代价函数下降的程度
参数更新
Δ θ j = ∂ ∂ θ j J ( θ 0 , θ 1 ) \Delta{\theta_{j}} = \cfrac{\partial}{\partial{\theta_{j}}} J(\theta_{0} , \theta_{1}) Δθj=∂θj∂J(θ0,θ1)
θ j : = θ j − α Δ θ j = θ j − α ∂ ∂ θ j J ( θ 0 , θ 1 ) \theta_{j} := \theta_{j} - \alpha \Delta{\theta_{j}} = \theta_{j} - \alpha \cfrac{\partial}{\partial{\theta_{j}}} J(\theta_{0} , \theta_{1}) θj:=θj−αΔθj=θj−α∂θj∂J(θ0,θ1)
$$
\left[
\begin{matrix}
\theta_{0} \
\theta_{1}
\end{matrix}
\right] :=
\left[
\begin{matrix}
\theta_{0} \
\theta_{1}
\end{matrix}
\right] -
\alpha
\left[
\begin{matrix}
\cfrac{\partial{J(\theta_{0} , \theta_{1})}}{\partial{\theta_{0}}} \
\cfrac{\partial{J(\theta_{0} , \theta_{1})}}{\partial{\theta_{1}}}
\end{matrix}
\right]
$$
[ ∂ J ( θ 0 , θ 1 ) ∂ θ 0 ∂ J ( θ 0 , θ 1 ) ∂ θ 1 ] = [ 1 m ∑ i = 1 m ( h θ ( x ( i ) ) − y ( i ) ) 1 m ∑ i = 1 m ( h θ ( x ( i ) ) − y ( i ) ) x ( i ) ] = [ 1 m ∑ i = 1 m e ( i ) 1 m ∑ i = 1 m e ( i ) x ( i ) ] e ( i ) = h θ ( x ( i ) ) − y ( i ) \left[ \begin{matrix} \cfrac{\partial{J(\theta_{0} , \theta_{1})}}{\partial{\theta_{0}}} \\ \cfrac{\partial{J(\theta_{0} , \theta_{1})}}{\partial{\theta_{1}}} \end{matrix} \right] = \left[ \begin{matrix} \cfrac{1}{m} \displaystyle\sum\limits_{i = 1}^{m}{\left(h_{\theta}\left(x^{(i)}\right) - y^{(i)}\right)} \\ \cfrac{1}{m} \displaystyle\sum\limits_{i = 1}^{m}{\left(h_{\theta}\left(x^{(i)}\right) - y^{(i)}\right) x^{(i)}} \end{matrix} \right] = \left[ \begin{matrix} \cfrac{1}{m} \displaystyle\sum\limits_{i = 1}^{m}{e^{(i)}} \\ \cfrac{1}{m} \displaystyle\sum\limits_{i = 1}^{m}{e^{(i)} x^{(i)}} \end{matrix} \right] \kern{2em} e^{(i)} = h_{\theta}\left(x^{(i)}\right) - y^{(i)} ∂θ0∂J(θ0,θ1)∂θ1∂J(θ0,θ1) = m1i=1∑m(hθ(x(i))−y(i))m1i=1∑m(hθ(x(i))−y(i))x(i) = m1i=1∑me(i)m1i=1∑me(i)x(i) e(i)=hθ(x(i))−y(i)
[ ∂ J ( θ 0 , θ 1 ) ∂ θ 0 ∂ J ( θ 0 , θ 1 ) ∂ θ 1 ] = [ 1 m ∑ i = 1 m e ( i ) 1 m ∑ i = 1 m e ( i ) x ( i ) ] = [ 1 m ( e ( 1 ) + e ( 2 ) + ⋯ + e ( m ) ) 1 m ( e ( 1 ) x ( 1 ) + e ( 2 ) x ( 2 ) + ⋯ + e ( m ) x ( m ) ) ] = 1 m [ 1 1 ⋯ 1 x ( 1 ) x ( 2 ) ⋯ x ( m ) ] [ e ( 1 ) e ( 2 ) ⋮ e ( m ) ] = 1 m X T e = 1 m X T ( X θ − y ) \begin{aligned} \left[ \begin{matrix} \cfrac{\partial{J(\theta_{0} , \theta_{1})}}{\partial{\theta_{0}}} \\ \cfrac{\partial{J(\theta_{0} , \theta_{1})}}{\partial{\theta_{1}}} \end{matrix} \right] &= \left[ \begin{matrix} \cfrac{1}{m} \displaystyle\sum\limits_{i = 1}^{m}{e^{(i)}} \\ \cfrac{1}{m} \displaystyle\sum\limits_{i = 1}^{m}{e^{(i)} x^{(i)}} \end{matrix} \right] = \left[ \begin{matrix} \cfrac{1}{m} \left(e^{(1)} + e^{(2)} + \cdots + e^{(m)}\right) \\ \cfrac{1}{m} \left(e^{(1)} x^{(1)} + e^{(2)} x^{(2)} + \cdots + e^{(m)} x^{(m)}\right) \end{matrix} \right] \\ &= \cfrac{1}{m} \left[ \begin{matrix} 1 & 1 & \cdots & 1 \\ x^{(1)} & x^{(2)} & \cdots & x^{(m)} \end{matrix} \right] \left[ \begin{matrix} e^{(1)} \\ e^{(2)} \\ \vdots \\ e^{(m)} \end{matrix} \right] = \cfrac{1}{m} X^{T} e = \cfrac{1}{m} X^{T} (X \theta - y) \end{aligned} ∂θ0∂J(θ0,θ1)∂θ1∂J(θ0,θ1) = m1i=1∑me(i)m1i=1∑me(i)x(i) = m1(e(1)+e(2)+⋯+e(m))m1(e(1)x(1)+e(2)x(2)+⋯+e(m)x(m)) =m1[1x(1)1x(2)⋯⋯1x(m)] e(1)e(2)⋮e(m) =m1XTe=m1XT(Xθ−y)
- 由上述推导得
Δ θ = 1 m X T e \Delta{\theta} = \cfrac{1}{m} X^{T} e Δθ=m1XTe
θ : = θ − α Δ θ = θ − α 1 m X T e \theta := \theta - \alpha \Delta{\theta} = \theta - \alpha \cfrac{1}{m} X^{T} e θ:=θ−αΔθ=θ−αm1XTe
Python实现
导包
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
数据预处理
x = np.array([4, 3, 3, 4, 2, 2, 0, 1, 2, 5, 1, 2, 5, 1, 3])
y = np.array([8, 6, 6, 7, 4, 4, 2, 4, 5, 9, 3, 4, 8, 3, 6])m = len(x)x = np.c_[np.ones((m, 1)), x]
y = y.reshape(m, 1)
迭代过程
alpha = 0.01 # 学习率
iter_cnt = 1000 # 迭代次数
cost = np.zeros(iter_cnt) # 代价数据
theta = np.zeros((2, 1))for i in range(iter_cnt):h = x.dot(theta) # 估计值error = h - y # 误差值cost[i] = 1 / (2 * m) * error.T.dot(error) # 代价值# cost[i] = 1 / (2 * m) * np.sum(np.square(error)) # 代价值# 更新参数delta_theta = 1 / m * x.T.dot(error)theta -= alpha * delta_theta
结果可视化
# 线性拟合结果
plt.scatter(x[:, 1], y, c='blue')
plt.plot(x[:, 1], h, 'r-')
plt.savefig('../pic/fit.png')
plt.show()# 代价结果
plt.plot(cost)
plt.savefig('../pic/cost.png')
plt.show()
完整代码
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as pltx = np.array([4, 3, 3, 4, 2, 2, 0, 1, 2, 5, 1, 2, 5, 1, 3])
y = np.array([8, 6, 6, 7, 4, 4, 2, 4, 5, 9, 3, 4, 8, 3, 6])m = len(x)x = np.c_[np.ones((m, 1)), x]
y = y.reshape(m, 1)alpha = 0.01 # 学习率
iter_cnt = 1000 # 迭代次数
cost = np.zeros(iter_cnt) # 代价数据
theta = np.zeros((2, 1))for i in range(iter_cnt):h = x.dot(theta) # 估计值error = h - y # 误差值cost[i] = 1 / (2 * m) * error.T.dot(error) # 代价值# cost[i] = 1 / (2 * m) * np.sum(np.square(error)) # 代价值# 更新参数delta_theta = 1 / m * x.T.dot(error)theta -= alpha * delta_theta# 线性拟合结果
plt.scatter(x[:, 1], y, c='blue')
plt.plot(x[:, 1], h, 'r-')
plt.savefig('../pic/fit.png')
plt.show()# 代价结果
plt.plot(cost)
plt.savefig('../pic/cost.png')
plt.show()
结果可视化
线性拟合结果

代价变化

相关文章:
【线性回归】梯度下降
文章目录 [toc]数据数据集实际值估计值 梯度下降算法估计误差代价函数学习率参数更新 Python实现导包数据预处理迭代过程结果可视化完整代码 结果可视化线性拟合结果代价变化 数据 数据集 ( x ( i ) , y ( i ) ) , i 1 , 2 , ⋯ , m \left(x^{(i)} , y^{(i)}\right) , i 1 ,…...
GMSL图像采集卡,适用于无人车、自动驾驶、自主机器、数据采集等场景,支持定制
基于各种 系列二代 G MS L 图像采集卡(以下简称 二代图像采集卡)是一款自主研发的一款基于 F P G A 的高速图像产品,二代图像采集卡相比一代卡,由于采用PCIe G en 3 技术,速度和带宽都相应的有了成 倍的提高。该图像…...
docker不删除容器更改其挂载目录
场景:docker搭建的jenkins通常需要配置很多开发环境,当要更换挂载目录,每次都需要删除容器重新运行,不在挂载目录的环境通常不会保留。 先给一个参考博客docker不删除容器,修改容器挂载或其他_jenkins 修改容器挂载do…...
K8s Service 背后是怎么工作的?
kube-proxy 是 Kubernetes 集群中负责服务发现和负载均衡的组件之一。它是一个网络代理,运行在每个节点上, 用于 service 资源的负载均衡。它有两种模式:iptables 和 ipvs。 iptables iptables 是 Linux 系统中的一个用户空间实用程序,用于…...
ClickHouse配置与使用
静态IP配置 # 修改网卡配置文件 vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33# 修改文件内容 TYPEEthernet PROXY_METHODnone BROWSER_ONLYno BOOTPROTOstatic IPADDR192.168.18.128 NETMASK255.255.255.0 GATEWAY192.168.18.2 DEFROUTEyes IPV4_FAILURE_FATALno IPV6INIT…...
将某一个 DIV 块全屏展示
文章目录 需求分析 需求 上节我们研究了如何将页面中的指定 div 下载为图片:跳转查看 本节演技一下如何将 DIV 全屏展示 全屏展示某一个 DIV 分析 其实就是模拟键盘动作 F11 var element document.getElementById(pic) var requestMethod element.requestFullS…...
K8S集群再搭建
前述:总体是非常简单的,就是过程繁琐,不过都是些重复的操作 master成员: [controller-manager, scheduler, api-server, etcd, proxy,kubelet] node成员: [kubelet, proxy] master要修改的配置文件有 1. vi /etc/etcd/etcd.conf # 数…...
工具-博客搭建
以下相关讲解均基于hexo github pages方案,请注意!!!博客搭建方案选择 参考文章1 搭建教程 参考文章1 hexo github pages搭建过程中遇到的问题 删除categories、tags 1、删除含有需要删除categories、tags的文章 2、hexo …...
贪心算法:合并区间
参考资料:代码随想录 题目链接:. - 力扣(LeetCode) 做过用最少数量的箭引爆气球和无重叠区间这两道题目后,题意和题解都不难理解。唯一的一点儿难点是对于api的运用。 class Solution {public int[][] merge(int[][…...
DFA 算法
为什么要学习这个算法 前一段时间遇到了瓶颈,因为词库太多了导致会有一些速度过慢,而且一个正则表达式已经放不下了,需要进行拆分正则才可以。 正好我以前看过有关 dfa 的介绍,但是并没有深入的进行研究,所以就趁着周…...
Web(数字媒体)期末作业
一.前言 1.本资源为类似于打飞机的网页游戏 2.链接如下:【免费】前端web或者数字媒体的期末作业(类似于打飞机的2D网页小游戏)资源-CSDN文库 二.介绍文档...
展现金融科技前沿力量,ATFX于哥伦比亚金融博览会绽放光彩
不到半个月的时间里,高光时刻再度降临ATFX。而这一次,是ATFX不曾拥有的桂冠—“全球最佳在线经纪商”(Best Global Online Broker)。2024年5月15日至16日,拉丁美洲首屈一指的金融盛会—2024年哥伦比亚金融博览会(Money Expo Colombia 2024) 于…...
html 根字号 以及 设置根元素font-size:calc(100vw/18.75)、元素rem实现自适应
rem 单位介绍:rem 是相对文档根元素(html)字体大小的尺寸单位,当元素的尺寸或文字字号等使用 rem 单位时,会随着根元素的 font-size变化而变化。 得出结论:在不同分辨率的设备下动态设置根元素的字体大小就可以实现页面自适应。 …...
size_t无符号数相关知识点
size_t无符号数相关知识点 在代码编译的时候,报错一个warning: comparison between signed and unsigned interger expression [-wsign-compare] 找到代码,告警这一段代码 size_t count timeProtocol.m_intersectionArray.size(); for (u…...
深度学习之基于Tensorflow+Flask框架Web手写数字识别
欢迎大家点赞、收藏、关注、评论啦 ,由于篇幅有限,只展示了部分核心代码。 文章目录 一项目简介 二、功能三、系统四. 总结 一项目简介 一、项目背景与意义 手写数字识别是深度学习领域中的一个经典问题,也是计算机视觉领域的重要应用之一。…...
2024电工杯B题食谱评价与优化模型思路代码论文分析
2024年电工杯数学建模竞赛B题论文和代码已完成,代码为B题全部问题的代码,论文包括摘要、问题重述、问题分析、模型假设、符号说明、模型的建立和求解(问题1模型的建立和求解、问题2模型的建立和求解、问题3模型的建立和求解)、模型…...
blender安装cats-blender-plugin-0-19-0插件,导入pmx三维模型
UE5系列文章目录 文章目录 UE5系列文章目录前言一、Blender安装二、cats-blender-plugin-0-19-0插件下载三、下载bmp文件四、在blender2.93中安装cats-blender-plugin-0-19-0插件 前言 blender本身不支持pmx三维模型,需要用到cats-blender-plugin-0-19-0插件。 一…...
[源码+搭建教程]西游伏妖篇手游_GM_单机+和朋友玩
为了学习和研究软件内含的设计思想和原理,本人花心血和汗水带来了搭建教程!!! 教程不适于服架设,严禁服架设!!!请牢记!!! 教程仅限学习使用&…...
windows、mac、linux中node版本的切换(nvm管理工具),解决项目兼容问题 node版本管理、国内npm源镜像切换
文章目录 在工作中,我们可能同时在进行2个或者多个不同的项目开发,每个项目的需求不同,进而不同项目必须依赖不同版本的NodeJS运行环境,这种情况下,对于维护多个版本的node将会是一件非常麻烦的事情,nvm就是…...
【MySQL精通之路】全文搜索-布尔型全文搜索
1.使用方法 MySQL可以使用IN BOOLEAN MODE修饰符执行布尔全文搜索。 使用此修饰符,某些字符在搜索字符串中单词的开头或结尾具有特殊含义。 在下面的查询中,和-运算符分别表示单词必须存在或不存在,才能进行匹配。 因此,查询检…...
【Python】 -- 趣味代码 - 小恐龙游戏
文章目录 文章目录 00 小恐龙游戏程序设计框架代码结构和功能游戏流程总结01 小恐龙游戏程序设计02 百度网盘地址00 小恐龙游戏程序设计框架 这段代码是一个基于 Pygame 的简易跑酷游戏的完整实现,玩家控制一个角色(龙)躲避障碍物(仙人掌和乌鸦)。以下是代码的详细介绍:…...
使用VSCode开发Django指南
使用VSCode开发Django指南 一、概述 Django 是一个高级 Python 框架,专为快速、安全和可扩展的 Web 开发而设计。Django 包含对 URL 路由、页面模板和数据处理的丰富支持。 本文将创建一个简单的 Django 应用,其中包含三个使用通用基本模板的页面。在此…...
rknn优化教程(二)
文章目录 1. 前述2. 三方库的封装2.1 xrepo中的库2.2 xrepo之外的库2.2.1 opencv2.2.2 rknnrt2.2.3 spdlog 3. rknn_engine库 1. 前述 OK,开始写第二篇的内容了。这篇博客主要能写一下: 如何给一些三方库按照xmake方式进行封装,供调用如何按…...
理解 MCP 工作流:使用 Ollama 和 LangChain 构建本地 MCP 客户端
🌟 什么是 MCP? 模型控制协议 (MCP) 是一种创新的协议,旨在无缝连接 AI 模型与应用程序。 MCP 是一个开源协议,它标准化了我们的 LLM 应用程序连接所需工具和数据源并与之协作的方式。 可以把它想象成你的 AI 模型 和想要使用它…...
django filter 统计数量 按属性去重
在Django中,如果你想要根据某个属性对查询集进行去重并统计数量,你可以使用values()方法配合annotate()方法来实现。这里有两种常见的方法来完成这个需求: 方法1:使用annotate()和Count 假设你有一个模型Item,并且你想…...
ios苹果系统,js 滑动屏幕、锚定无效
现象:window.addEventListener监听touch无效,划不动屏幕,但是代码逻辑都有执行到。 scrollIntoView也无效。 原因:这是因为 iOS 的触摸事件处理机制和 touch-action: none 的设置有关。ios有太多得交互动作,从而会影响…...
华硕a豆14 Air香氛版,美学与科技的馨香融合
在快节奏的现代生活中,我们渴望一个能激发创想、愉悦感官的工作与生活伙伴,它不仅是冰冷的科技工具,更能触动我们内心深处的细腻情感。正是在这样的期许下,华硕a豆14 Air香氛版翩然而至,它以一种前所未有的方式&#x…...
蓝桥杯 冶炼金属
原题目链接 🔧 冶炼金属转换率推测题解 📜 原题描述 小蓝有一个神奇的炉子用于将普通金属 O O O 冶炼成为一种特殊金属 X X X。这个炉子有一个属性叫转换率 V V V,是一个正整数,表示每 V V V 个普通金属 O O O 可以冶炼出 …...
【Go语言基础【12】】指针:声明、取地址、解引用
文章目录 零、概述:指针 vs. 引用(类比其他语言)一、指针基础概念二、指针声明与初始化三、指针操作符1. &:取地址(拿到内存地址)2. *:解引用(拿到值) 四、空指针&am…...
Spring AI Chat Memory 实战指南:Local 与 JDBC 存储集成
一个面向 Java 开发者的 Sring-Ai 示例工程项目,该项目是一个 Spring AI 快速入门的样例工程项目,旨在通过一些小的案例展示 Spring AI 框架的核心功能和使用方法。 项目采用模块化设计,每个模块都专注于特定的功能领域,便于学习和…...
