梯度下降的向量化和資料標準化

2021-10-11 09:08:57 字數 2971 閱讀 7067

將梯度式寫為

此處,x0(i)== 1。

若將上式轉置,則可分解為

或者直接寫為下式:

由此,可對我們之前的**進行修改,如下:

def

dj(theta,x_b,y)

:# res = np.empty(len(theta)) # 對每個 theta 求導,所以開闢 len(theta) 個空間

# res[0] = np.sum(x_b.dot(theta) - y) #矩陣第 0 行

# for i in range(1,len(theta)):

# res[i] = (x_b.dot(theta) - y).dot(x_b[:,1]) #矩陣第 1-最後 行

# return res * 2 / len(x_b)

return x_b.t.dot(x_b.dot(theta)

- y)*2

./len(x_b)

新增和之前一樣的波士頓房價資料,對比正規方程式和梯度下降法的**準確度。

若使用正規方程式

from machine_learning.playml.linearregression1 import linearregression

lin_reg1 = linearregression(

)%time lin_reg1.fit_normal(x_train,y_train)

lin_reg1.score(x_test,y_test)

可得如下準確度:

0.8129794056212729
使用梯度下降法

lin_reg2 = linearregression(

)lin_reg2.fit_gd(x_train,y_train)

d:\python\lib\site-packages\numpy\core\fromnumeric.py:

90: runtimewarning: overflow encountered in

reduce

return ufunc.

reduce

(obj, axis, dtype, out,

**passkwargs)

e:\pycharm\word\machine_learning\playml\linearregression1.py:

32: runtimewarning: overflow encountered in square

return np.

sum(

(y - x_b.dot(theta))**

2)/len

(y)e:\pycharm\word\machine_learning\playml\linearregression1.py:

53: runtimewarning: invalid value encountered in double_scalars

if(abs

(j(theta, x_b, y)

- j(last_theta, x_b, y)

)< epsilon)

:linearregression(

)

可看到,傳入 x_train,y_train 兩個引數,程式會報錯,這時候需要修改其他預設引數。

通過修改 eta 的值

lin_reg2.fit_gd(x_train,y_train,eta=

0.000001

)26linearregression(

)27lin_reg2.score(x_test,y_test)

0.27586818724477224

得到只有 0.2……的準確度,我們再試著增大 n_iters 的值

lin_reg2.fit_gd(x_train,y_train,eta=

0.000001

,n_iters=

1e6)

得到了 0.75 的準確度。

lin_reg2.score(x_test,y_test)

0.7542932581943915

準確度比改變引數之前提高了,但是還是比使用正規方程式低。

我們可以通過在梯度下降法前進行資料歸一化來讓準確度提高到使用正規方程式的準確度,步驟如下:

from sklearn.preprocessing import standardscaler

standardscaler = standardscaler(

)standardscaler.fit(x_train)

x_train_standard = standardscaler.transform(x_train)

lin_reg3 = linearregression(

)%time lin_reg3.fit_gd(x_train_standard,y_train)

x_test_standard = standardscaler.transform(x_test)

lin_reg3.score(x_test_standard,y_test)

即可得到如下結果:

0.8129873310487505
總結:使用梯度下降法比正規方程式速度快,資料量越大,速度優勢越明顯。

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