• 机器学习十讲第七讲


    机器学习的优化目标

     

     batch和mini-batch梯度下降

     机器学习中常用优化算法的 Python 实践

    import matplotlib.pyplot as plt
    import numpy as np
    
    from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
    from matplotlib import animation
    
    from autograd import elementwise_grad, value_and_grad,grad
    from scipy.optimize import minimize
    from scipy import optimize
    from collections import defaultdict
    from itertools import zip_longest
    plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False  # 用来正常显示负号
    f1 = lambda x1,x2 : x1**2 + 0.5*x2**2 #函数定义
    f1_grad = value_and_grad(lambda args : f1(*args)) #函数梯度
    def gradient_descent(func, func_grad, x0, learning_rate=0.1, max_iteration=20):
        path_list = [x0]
        best_x = x0
        step = 0
        while step < max_iteration:
            update = -learning_rate * np.array(func_grad(best_x)[1])
            if(np.linalg.norm(update) < 1e-4):
                break
            best_x = best_x + update
            path_list.append(best_x)
            step = step + 1
        return best_x, np.array(path_list)
    best_x_gd, path_list_gd = gradient_descent(f1,f1_grad,[-4.0,4.0],0.1,30)
    x1,x2 = np.meshgrid(np.linspace(-5.0,5.0,50), np.linspace(-5.0,5.0,50))
    z = f1(x1,x2 )
    minima = np.array([0, 0]) #对于函数f1,我们已知最小点为(0,0)
    fig = plt.figure(figsize=(8, 8))
    ax = plt.axes(projection='3d', elev=50, azim=-50)
    
    ax.plot_surface(x1,x2, z, alpha=.8, cmap=plt.cm.jet)
    ax.plot([minima[0]],[minima[1]],[f1(*minima)], 'r*', markersize=10)
    
    ax.set_xlabel('$x1$')
    ax.set_ylabel('$x2$')
    ax.set_zlabel('$f$')
    
    ax.set_xlim((-5, 5))
    ax.set_ylim((-5, 5))
    
    plt.show()
    dz_dx1 = elementwise_grad(f1, argnum=0)(x1, x2)
    dz_dx2 = elementwise_grad(f1, argnum=1)(x1, x2)
    fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 6))
    
    contour = ax.contour(x1, x2, z,levels=20,cmap=plt.cm.jet)
    ax.clabel(contour,fontsize=10,colors='k',fmt='%.2f')
    ax.plot(*minima, 'r*', markersize=18)
    
    ax.set_xlabel('$x1$')
    ax.set_ylabel('$x2$')
    
    ax.set_xlim((-5, 5))
    ax.set_ylim((-5, 5))
    
    plt.show()

     

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/xhj1074376195/p/14366119.html
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