梯度下降法的向量化及隨機梯度下降法

2021-08-28 19:08:24 字數 1877 閱讀 5063

此結果是乙個一行n+1列的行向量,我們再將這個結果整體進行一下轉置

當資料樣本比較大時,採用隨機梯度下降法既簡單又高效。

將梯度的式子設想一下每一次都隨機取出乙個樣本i,在隨機梯度下降法中,樣本的學習率是乙個非常重要的乙個引數,如果學習率一直取乙個固定值,很有可能隨機梯度下降法已經來到最小值中心左右的位置,但是由於隨機的過程不夠好,eta又是乙個固定值,慢慢的又跳出了最小值所在的位置,所以隨機梯度下降法中學習率是逐漸遞減的,所以要設計乙個函式,讓學習率隨著梯度下降法迴圈次數的增加,相應的eta值越來越小。如下圖所示:

上式是搜尋的方向,並不是梯度的方向。

def fit_sgd(self, x_train, y_train, n_iters=50, t0=5, t1=50):

"""根據訓練資料集x_train, y_train, 使用梯度下降法訓練linear regression模型"""

assert x_train.shape[0] == y_train.shape[0], \

"the size of x_train must be equal to the size of y_train"

assert n_iters >= 1

def dj_sgd(theta, x_b_i, y_i):

return x_b_i.t * (x_b_i.dot(theta) - y_i) * 2.

def sgd(x_b, y, initial_theta, n_iters=5, t0=5, t1=50):

def learning_rate(t):

return t0 / (t + t1)

theta = initial_theta

m = len(x_b)

for i_iter in range(n_iters):

indexes = np.random.permutation(m)

x_b_new = x_b[indexes,:]

y_new = y[indexes]

for i in range(m):

gradient = dj_sgd(theta, x_b_new[i], y_new[i])

theta = theta - learning_rate(i_iter * m + i) * gradient

return theta

x_b = np.hstack([np.ones((len(x_train), 1)), x_train])

initial_theta = np.random.randn(x_b.shape[1])

self._theta = sgd(x_b, y_train, initial_theta, n_iters, t0, t1)

self.intercept_ = self._theta[0]

self.coef_ = self._theta[1:]

return self

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