机器学习—线性回归-蒲公英云

机器学习—线性回归

花了2天时间看了吴恩达老师的机器学习算法的第一章，收获很多，在网易云课堂上可看，虽然是英文版的，且偏向于理论，故在此记录下学习收获和代码实现。

1.y=kx+b的线性回归

1.1导包与前序工作

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 1. 导入数据（两列）
data=np.genfromtxt('csv/data.csv', delimiter=',')
x_data=data[:,0]
y_data=data[:,1]
plt.scatter(x_data,y_data)
plt.show()
# 学习率learning rate（步长）、截距、斜率、最大迭代次数
lr=0.0005
b=1
k=0
epochs=5000

csv数据集
在这里插入图片描述

1.2代价函数

这里的代价函数为两点之间的距离差距的平方

def compute_error(b,k,x_data,y_data):
    totalError=0
    for i in range(0,len(x_data)):
        totalError+=(y_data[i]-(k*x_data[i]+b))**2
    return totalError/float(len(x_data))

1.3 梯度下降算法

记录一个理解了好久才理解的点
1.梯度下降中，如下代码
k_grad+= -(1/m)x_data[j](y_data[j]-((k*x_data[j])+b))
是根据微积分中的偏导数求出来的，公式为
在这里插入图片描述
2.迭代更新时应该同时更新，而不是先更新k，再更新b

def gradient_descent_runner(x_data,y_data,b,k,lr,epochs):
    # 总数据量
    m=float(len(x_data))
    # 迭代epochs次
    for i in range(epochs):
        b_grad=0
        k_grad=0
        for j in range(0,len(x_data)):
            b_grad+= -(1/m)*(y_data[j]-((k*x_data[j])+b))
            k_grad+= -(1/m)*x_data[j]*(y_data[j]-((k*x_data[j])+b))
        # 更新b和k
        b= b-(lr*b_grad)
        k= k-(lr*k_grad)
        # 每迭代500次，输出一次图像和数据
        if i%500 ==0:
            print('epochs：',i)
            print('b:',b,'k:',k)
            print('error:',compute_error(b,k,x_data,y_data),)
            plt.plot(x_data,y_data,'b')
            plt.plot(x_data,k*x_data+b,'r')
            plt.show()
    return b,k

1.4启动函数

gradient_descent_runner(x_data,y_data,b,k,lr,epochs)

在这里插入图片描述
上面这些代码是看了某个csdn的大佬学过来的，所以可能有雷同，修改成了3元的，思路差不多

2 z=k1x+k2y+c的线性回归

# 三元 z=b+k1x+k2y
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 1. 导入数据（两列）
data=np.genfromtxt('csv/data2.csv', delimiter=',')
x_data=data[:,0]   # 冒号先后：从第0行取到最后一行，逗号后面0：只要第一列
y_data=data[:,1]
z_data=data[:,2]
# 学习率learning rate（步长）、截距、斜率、最大迭代次数
lr=0.0005
b=1
k1=0
k2=0
epochs=100000
# 2. 代价函数（最小二乘法）:该函数只返回一个值
def compute_error(b,k1,k2,x_data,y_data,z_data):
    totalError=0
    for i in range(0,len(x_data)):
        totalError+=(z_data[i]-(k1*x_data[i]+k2*y_data[i]+b))**2
    return totalError/float(len(x_data))
# 3. 梯度降低算法函数
def gradient_descent_runner(x_data,y_data,z_data,b,k1,k2,lr,epochs):
    # 总数据量
    m=float(len(x_data))
    # 迭代epochs次
    for i in range(epochs):
        b_grad=0
        k1_grad=0
        k2_grad=0
        for j in range(0,len(x_data)):
            b_grad+= -(1/m)*(z_data[j]-((k1*x_data[j])+(k2*y_data[j])+b))
            k1_grad+= -(1/m)*x_data[j]*(z_data[j]-((k1*x_data[j])+(k2*y_data[j])+b))
            k2_grad+= -(1/m)*y_data[j]*(z_data[j]-((k1*x_data[j])+(k2*y_data[j])+b))
        # 更新b和k
        b= b-(lr*b_grad)
        k1= k1-(lr*k1_grad)
        k2= k2-(lr*k2_grad)
        # 每迭代500次，输出一次图像和数据
        if i%5000 ==0:
            print('epochs：',i)
            print('b:',b,'k1:',k1,'k2:',k2)
            print('error:',compute_error(b,k1,k2,x_data,y_data,z_data),)
    return b,k1,k2
gradient_descent_runner(x_data,y_data,z_data,b,k1,k2,lr,epochs)