• 吴恩达机器学习004多元梯度下降


    吴恩达机器学习004多元梯度下降

    标签: 算法 机器学习


    特征和多项式回归

    正规方程

    多功能

    我们引入更加多的特征来对房价进行进一步评估,同时也新增一些符号来帮助表示参数。

    n用来表示特征(feature)量,x(i)这是表示的就不是一个值了,而是一组向量 ,同时用xj(i)来表示向量里的具体哪一个参数 

    有了多个特征之后假设函数就应该将所有特征考虑进去才合适,于是就有了新的形式

    上一章讲了矩阵和向量,这个时候可以学以致用了,假设函数可以写成如上形式,至于为什么θT为什么要放左边,因为行向量只能放左边,列向量只能放右边,不然不能相乘 


    ##多元梯度下降法

    类似的,我们也可以列出相应的代价函数

    特征缩放

    当两个特征的取值范围相差过大时,会出现如左边图一样的细长椭圆形,这样的话梯度下降会收敛地很慢,但如果在之前我们将特征进行缩放的话,可以加快梯度下降地速度,减少迭代地次数。

    特征缩放到地范围接近【-1,1】即可,但最好不要像后两个例子一样

    还可以用均值归一化来加快收敛,如图,将参数减去特征的平均值再除以特征地范围(最大值-最小值  或者  标准差)

    ###学习率α

     

    为了知道代价函数是否收敛,我们可以每隔规定迭代次数进行采样绘图,当图像地线趋于平缓时代表函数收敛,从而判断梯度下降是否在正常工作

    当图像呈现出以上左图两种情形时,可能是因为学习率过大了,这式可以换一个小一点地学习率。数学家已经证明只要学习率足够小,函数会一直下降,迭代次数会很多,收敛速度会很慢

    在寻找合适学习率时可以尝试按10的倍数来找,找到合适的再在中间按3的倍数找,直到找到合适的学习率


    ##特征和多项式回归

    在对问题进行分析时,可以现有的特征组合出新的更加易于我们分析的特征,比如将房子的长和宽相乘,得到面积特征和价格进行比较

    多元线性回归如上图,当我们发现直线不能很好的拟合时,我们可以用抛物线来拟合,但抛物线会下降,所以可以用三次曲线来拟合得到一条良好的关系图,这时样本就可以是平方或立方,这时特征缩放显得尤为重要,适当的缩放能把值得范围变得又可比性


    ##正规方程

    正规方程和梯度下降算法不同之处在于,梯度下降算法是J(θ)得最小值,而正规方程则是求θ,所以正规方程可以一步到最优解,但正规方程有好处有坏处,

    为了求得最小值时的θ,可以对代价函数求偏导,然后全部置零解出每一个θ

    如图有四个训练样本,加上一列后写成矩阵得形式,再根据左下角公式可以算出θ得值

    当使用正规方程时,特征缩放便不那么重要了

    梯度下降和正规方程得优缺点比较

    梯度下降  正规方程
    需要选择学习率 不需要选择学习率
    需要很多次迭代 不需要很多次迭代
    当n特征量很多时依然工作正常 当数据很大时求解逆矩阵会花费大量的时间
    ###正规方程再矩阵不可逆得情况下得解决方法

    在octave里面求解逆有两种函数pinv和inv,pinv在逆不存在时也能给出θ得正确解

    通常出现不可逆得情况有如上情况,特征始终满足乘积为定值,或者当训练集少于特征量时

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