線性迴歸

線性迴歸是一種有監督學習方法,本質上是學習xy的一種映射關係。對於給定的x,預測其輸出\hat{y}=f(x)

一、對線性迴歸的認識

1、假設房子的價格只和房子的面子有關,那麼:
                                                                               y=ax+b
2、假設房子的價格和房子的面積、臥室的個數有關,那麼:
                                                                     h_{\theta}(x)={\theta}_0+{{\theta}_1}{x_1}+{{\theta}}{x_2}

     令x_0=1,可以得到:

                                                                       h_{\theta}(x)=\sum_{i=0}^{n}{\theta}_{i}x_{i}={\theta}^{T}x

3、推廣開來:

                                                             f(x)=\theta_{0}+\theta_{1}x_{1}+\theta_{2}x_{2}+...+\theta_{n}x_{n}

      令x_{0}=1,用向量形式表示爲:

                                                                                 f(x)={\theta}^{T}x

二、線性迴歸求解

1、代價函數(損失函數):

代價函數的作用:衡量效果最好的一組參數\begin{align*} [\theta_0, \theta_1,...,\theta_n] \end{align*}

公式爲:                                                 J(\theta_0,\theta_1,...,\theta_n)=\frac{1}{2m}\sum_{i=1}^{m}(h_{\theta}(x^{(i)})-y^{(i)})^2

2、最小化代價函數:

代價函數是一個凸函數

採用梯度下降法求解代價函數最小值:

梯度下降法如同下山,朝着梯度的方向,每次邁一小步直到最低的位置。

對於:

                                                                       h_{\theta}(x)={\theta}_0+{\theta}_1{x}

其代價函數爲:                               

                                                          J(\theta_0,\theta_1)=\frac{1}{2m}\sum_{i=1}^{m}(h_{\theta}(x^{(i)})-y^{(i)})^2

梯度下降公式爲:

                                                          \begin{align*} \theta_0&:=\theta_0-\alpha \frac{1}{m}\sum_{i=1}^{m}(h_{\theta}(x^{(i)})-y^{(i)})\\ \theta_1&:=\theta_1-\alpha \frac{1}{m}\sum_{i=1}^{m}(h_{\theta}(x^{(i)})-y^{(i)})\cdot x^{(i)}\\ \end{align*}

推廣到一般情況:

                                                         \begin{align*} \theta_0&:=\theta_0-\alpha \frac{1}{m}\sum_{i=1}^{m}(h_{\theta}(x^{(i)})-y^{(i)})\cdot x_{0}^{(i)}\\ \theta_1&:=\theta_1-\alpha \frac{1}{m}\sum_{i=1}^{m}(h_{\theta}(x^{(i)})-y^{(i)})\cdot x_{1}^{(i)}\\ \theta_2&:=\theta_2-\alpha \frac{1}{m}\sum_{i=1}^{m}(h_{\theta}(x^{(i)})-y^{(i)})\cdot x_{2}^{(i)}\\ ...\\ \end{align*}

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