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什么是随机梯度下降算法? PYTHON是如何实现的呢?

terry 2年前 (2023-09-27) 阅读数 122 #数据结构与算法

随机梯度下降算法是用于优化机器学习模型的常用算法。其目的是最小化损失函数。该算法被称为“随机”,因为它使用随机选择来避免在训练模型时陷入局部最优。在本文中,我们将介绍随机梯度下降算法的工作原理以及如何在 Python 中实现它。

梯度下降算法是一种迭代算法,用于最小化损失函数。在每次迭代中,它将当前参数向损失函数的负梯度移动一小步。这个过程将持续下去,直到满足某些停止条件。

示例代码:

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#随机梯度下降算法实现

def stochastic_gradient_descent(X, y, alpha= 0.01 ,迭代

=

100):

m, n = X.shape

theta = np.zeros( n) ​rand_idx =np。 random.randint(m)

    xi =X[rand_idx]

   y我 =y[rand_idx]

假设 = np.dot(xi, theta)

     损失 =

np.dot(xi, theta) yi

梯度 = np.dot(xi.T,损失)

theta -=

alpha * 梯度

return theta

在上面的代码中,我们使用了stochas tic梯度下降算法求解数据集 X 和目标变量y 之间的线性回归模型的参数 theta。具体来说,每次迭代我们都会从数据集中随机选择一行数据样本xi和对应的目标值yi,并计算当前theta预测的值与真实值之间的误差。然后我们将计算该误差相对于每个特征的导数,然后将其乘以 alpha 学习率以获得当前 theta 的变化。最后,我们将此更改应用于当前 theta 以获得更新的 theta 值。

同时,我们还必须考虑到随机梯度下降算法比批量梯度下降算法需要更少的计算资源。这是因为我们在每次迭代中只处理一小部分数据,而不是整个数据集。由于当数据维度较高时,这种数据集缩减技术非常有用,因此在实践中经常使用随机梯度下降算法来优化机器学习模型。

总之,随机梯度下降是一种迭代算法,用于优化机器学习模型,它通过随机顺序选择数据集中的样本,以避免在训练模型时陷入局部最优解。在Python中,我们可以使用NumPy等库来实现随机梯度下降算法。

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