梯度下降解決線性回歸

2021-08-19 17:39:54 字數 4653 閱讀 7804

今天主要是想和大家分享一下使用梯度下降解決線性回歸問題,使用的框架是tensorflow,開發環境在linux ubuntu

首先我們使用numpy的正態分佈函式隨機生成100個點,這些(x,y)對應的線性方程為y=0.1*x+0.2,weigth=0.1,bias=0.2;然後我們使用py去生成100個真實data

# 構建資料

points_num = 100

vectors =

# 用 numpy 的正態隨機分布函式生成 100 個點

# 這些點的(x, y)座標值對應線性方程 y = 0.1 * x + 0.2

# 權重(weight)為 0.1,偏差(bias)為 0.2

for i in xrange(points_num):

x1 = np.random.normal(0.0, 0.66)

y1 = 0.1 * x1 + 0.2 + np.random.normal(0.0, 0.04)

x_data = [v[0] for v in vectors] # 真實的點的 x 座標

y_data = [v[1] for v in vectors] # 真實的點的 y 座標

生成了100個隨機點之後,我們就需要利用matplotlib庫來繪製圖示,進行資料展示

# 影象 1 :展示 100 個隨機數據點

plt.plot(x_data, y_data, 'r*', label="original data") # 紅色星形的點

plt.title("linear regression using gradient descent")

plt.legend()#將oraginal data 標籤展示

plt.show()

接著,我們需要利用tensorflow框架來構建我們的線性回歸模型

# 構建線性回歸模型

w = tf.variable(tf.random_uniform([1], -1.0, 1.0)) # 初始化 weight

b = tf.variable(tf.zeros([1])) # 初始化 bias

y = w * x_data + b # 模型計算出來的 y

了解過一點深度學習的人都知道,有乙個概念非常重要,loss function。基本上所有模型的訓練都是求這個loss最小,所以接下來我們需要求loss function,然後再去優化我們的loss function來擬合出最優的直線

# 定義 loss function(損失函式)或 cost function(代價函式)

# 對 tensor 的所有維度計算 ((y - y_data) ^ 2) 之和 / n

loss = tf.reduce_mean(tf.square(y - y_data))

# 用梯度下降的優化器來優化我們的 loss functioin

optimizer = tf.train.gradientdescentoptimizer(0.5) # 設定學習率為 0.5

train = optimizer.minimize(loss)

深度學習模型需要不斷去使用資料訓練才可以得到比較優的model,然後因為這個model比較簡單,所以訓練20次就差不多了。

# 建立會話

sess = tf.session()

# 初始化資料流圖中的所有變數

init = tf.global_variables_initializer()

sess.run(init)

# 訓練 20 步

for step in xrange(20):

# 優化每一步

sess.run(train)

# 列印出每一步的損失,權重和偏差

print("step=%d, loss=%f, [weight=%f bias=%f]") \

% (step, sess.run(loss), sess.run(w), sess.run(b))

model訓練完成後,我們可以使用matplotlib來將訓練的model進行展示出來,看看我們訓練的效果,**如下:

# 建立會話

sess = tf.session()

# 初始化資料流圖中的所有變數

init = tf.global_variables_initializer()

sess.run(init)

# 訓練 20 步

for step in xrange(20):

# 優化每一步

sess.run(train)

# 列印出每一步的損失,權重和偏差

print("step=%d, loss=%f, [weight=%f bias=%f]") \

% (step, sess.run(loss), sess.run(w), sess.run(b))

備註:下面為所有的**,總的來說,這個demo還是比較簡單的,感興趣的小夥伴們可以自己去跑一下我這個demo哦

-*- coding: utf-8 -*-

'''用梯度下降的優化方法來快速解決線性回歸問題

'''import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

import tensorflow as tf

# 構建資料

points_num = 100

vectors =

# 用 numpy 的正態隨機分布函式生成 100 個點

# 這些點的(x, y)座標值對應線性方程 y = 0.1 * x + 0.2

# 權重(weight)為 0.1,偏差(bias)為 0.2

for i in xrange(points_num):

x1 = np.random.normal(0.0, 0.66)

y1 = 0.1 * x1 + 0.2 + np.random.normal(0.0, 0.04)

x_data = [v[0] for v in vectors] # 真實的點的 x 座標

y_data = [v[1] for v in vectors] # 真實的點的 y 座標

# 影象 1 :展示 100 個隨機數據點

plt.plot(x_data, y_data, 'r*', label="original data") # 紅色星形的點

plt.title("linear regression using gradient descent")

plt.legend()

plt.show()

# 構建線性回歸模型

w = tf.variable(tf.random_uniform([1], -1.0, 1.0)) # 初始化 weight

b = tf.variable(tf.zeros([1])) # 初始化 bias

y = w * x_data + b # 模型計算出來的 y

# 定義 loss function(損失函式)或 cost function(代價函式)

# 對 tensor 的所有維度計算 ((y - y_data) ^ 2) 之和 / n

loss = tf.reduce_mean(tf.square(y - y_data)

# 用梯度下降的優化器來優化我們的 loss functioin

optimizer = tf.train.gradientdescentoptimizer(0.5) # 設定學習率為 0.5

train = optimizer.minimize(loss)

# 建立會話

sess = tf.session()

# 初始化資料流圖中的所有變數

init = tf.global_variables_initializer()

sess.run(init)

# 訓練 20 步

for step in xrange(20):

# 優化每一步

sess.run(train)

# 列印出每一步的損失,權重和偏差

print("step=%d, loss=%f, [weight=%f bias=%f]") \

% (step, sess.run(loss), sess.run(w), sess.run(b))

# 影象 2 :繪製所有的點並且繪製出最佳擬合的直線

plt.plot(x_data, y_data, 'r*', label="original data") # 紅色星形的點

plt.title("linear regression using gradient descent")

plt.plot(x_data, sess.run(w) * x_data + sess.run(b), label="fitted line") # 擬合的線

plt.legend()

plt.xlabel('x')

plt.ylabel('y')

plt.show()

# 關閉會話

sess.close()

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