吴恩达《机器学习》4-6->4-7:正规方程

一、正规方程基本思想

  • 正规方程是一种通过数学推导来求解线性回归参数的方法,它通过最小化代价函数来找到最优参数。

  • 代价函数 J(θ) 用于度量模型预测值与实际值之间的误差,通常采用均方误差。

二、步骤

  • 准备数据集,包括特征矩阵 X 和目标向量 y。特征矩阵通常包括一个全为1的常数列(截距项)。

  • 定义代价函数 J(θ),通常采用均方误差。

  • 推导代价函数 J(θ) 对参数θ的梯度,令梯度为零。

  • 将梯度为零的方程组转化为矩阵形式:X^T * X * θ = X^T * y。

  • 求解正规方程,得到最优参数θ:θ = (X^T * X)^(-1) * X^T * y。

三、正规方程的优点

  • 不需要选择学习率α,一次运算得出最优参数,无需迭代。

  • 在特征数量较小的情况下非常适用(通常 n < 10000)。

四、正规方程的限制和适用情况

  • 不适用于非线性模型,仅适用于线性回归。

  • 如果特征之间存在线性相关性,或者特征数量多于样本数量,正规方程可能不适用。

  • 对于特征数量大的情况,计算 (X^T * X)^(-1) 的逆矩阵可能会昂贵。

五、选择算法

  • 根据问题的特点、数据集的大小和特征的独立性来选择使用梯度下降法或正规方程。

  • 对于小型数据集和特征数量不多的情况,正规方程是一个有效的选择。

六、正规方程在矩阵不可逆时的解决办法

  • 使用伪逆函数 pinv()

    • 在Octave等数值计算工具中,可以使用伪逆函数 pinv() 来计算参数θ,即使特征矩阵X^T * X是不可逆的。这是一种弥补不可逆性的方法,它可以提供正确的解。
  • 处理线性相关的特征:

    • 当存在线性相关的特征时,如 x1 = (3.28)^2 * x2,矩阵X^T * X可能变得奇异或不可逆。此时,可以考虑去除一个或多个相关特征以减少特征数量,同时保持数据的信息内容。这将使X^T * X更容易求逆。
  • 特征选择和正则化:

    • 如果特征数量n太多,而训练样本数量m相对较少,可能会导致X^T * X不可逆。在这种情况下,可以考虑以下方法:

      • 删除一些不相关或冗余的特征,以降低特征数量。

      • 使用正则化方法,如Lasso或Ridge回归,来惩罚不必要的特征权重,从而解决不可逆性问题。

参考资料

[中英字幕]吴恩达机器学习系列课程

黄海广博士 - 吴恩达机器学习个人笔记

相关推荐
啊哈哈1213831 分钟前
Python基本语法复盘笔记1(输入输出/字符串/列表)
开发语言·笔记·python
码农葫芦侠3 小时前
Rust学习教程2:基本语法
开发语言·学习·rust
csdn_life183 小时前
训练式推理:算力通缩时代下下一代AI部署范式的创新与落地
人工智能·深度学习·机器学习
LYS_06183 小时前
c++学习(1)(编译过程)
c++·学习
X54先生(人文科技)4 小时前
启蒙灯塔起源团预言—碳硅智能时代到来
人工智能·python·机器学习·语言模型
happymaker06264 小时前
Java学习日记——DAY25(JavaSE完结)
java·开发语言·学习
专业开发者4 小时前
Wi-Fi 技术学习:面向 Wi-Fi 网络的抗干扰技术
网络·学习
努力学习的小廉4 小时前
redis学习笔记(五)—— set 数据类型
redis·笔记·学习
七夜zippoe4 小时前
模型解释性实战:从黑盒到白盒的SHAP与LIME完全指南
人工智能·python·机器学习·shap·lime
好奇龙猫5 小时前
【日语学习-日语知识点小记-日本語体系構造-JLPT-N2前期阶段-第一阶段(13):単語文法】
学习