PyTorch逻辑回归总结

目录

PyTorch逻辑回归总结

神经网络基础

基本结构

  • 输入节点
  • 隐藏节点
  • 输出节点

学习路径

  • 逻辑回归作为神经网络入门基础

线性回归

简单线性回归

  • 模型表达式: y = β 0 + β 1 x + ϵ y = \beta_0 + \beta_1 x + \epsilon y=β0+β1x+ϵ
  • 参数估计方法:最小二乘法
  • 参数求解公式
    • β ^ 1 = ∑ ( x i − x ˉ ) ( y i − y ˉ ) ∑ ( x i − x ˉ ) 2 \hat{\beta}_1 = \frac{\sum (x_i - \bar{x})(y_i - \bar{y})}{\sum (x_i - \bar{x})^2} β^1=∑(xi−xˉ)2∑(xi−xˉ)(yi−yˉ)
    • β ^ 0 = y ˉ − β ^ 1 x ˉ \hat{\beta}_0 = \bar{y} - \hat{\beta}_1 \bar{x} β^0=yˉ−β^1xˉ

多元线性回归

  • 模型表达式: y = β 0 + β 1 x 1 + ⋯ + β p x p + ϵ y = \beta_0 + \beta_1 x_1 + \cdots + \beta_p x_p + \epsilon y=β0+β1x1+⋯+βpxp+ϵ
  • 矩阵形式求解: β ^ = ( X T X ) − 1 X T y \hat{\beta} = (X^T X)^{-1} X^T y β^=(XTX)−1XTy

逻辑回归

核心原理

  • 线性回归结果映射到概率: z = θ T x z = \theta^T x z=θTx
  • Sigmoid函数: σ ( z ) = 1 1 + e − z \sigma(z) = \frac{1}{1 + e^{-z}} σ(z)=1+e−z1
    • 输出范围:0, 1
    • 代码实现:sigmoid(z)

损失函数

  • 最大似然估计推导
  • 对数损失函数:
    J ( θ ) = − ∑ y log ⁡ ( y \^ ) + ( 1 − y ) log ⁡ ( 1 − y \^ ) J(\theta) = -\sum \left y \\log(\\hat{y}) + (1 - y) \\log(1 - \\hat{y}) \\right J(θ)=−∑ylog(y\^)+(1−y)log(1−y\^)
  • 防止数值溢出:添加极小值 ϵ \epsilon ϵ

梯度下降法

基本思想

  • 类比下山问题
  • 梯度方向:函数下降最快的方向
  • 学习率(η):控制步长的超参数

关键公式

  • 参数更新: θ n + 1 = θ n − η ∂ J ∂ θ \theta_{n+1} = \theta_n - \eta \frac{\partial J}{\partial \theta} θn+1=θn−η∂θ∂J
  • 偏导数计算:
    • 权重: ∂ J ∂ θ j = 1 m ∑ ( y i − y ^ i ) x i j \frac{\partial J}{\partial \theta_j} = \frac{1}{m} \sum (y_i - \hat{y}i) x{ij} ∂θj∂J=m1∑(yi−y^i)xij
    • 截距: ∂ J ∂ b = 1 m ∑ ( y i − y ^ i ) \frac{\partial J}{\partial b} = \frac{1}{m} \sum (y_i - \hat{y}_i) ∂b∂J=m1∑(yi−y^i)

学习率影响

  • 过小:收敛缓慢
  • 过大:震荡或发散
  • 优化策略:动态衰减、网格搜索

PyTorch实现

数据准备

  • 使用make_classification生成数据
  • 拆分训练集/测试集:train_test_split

模型构建

  1. 参数初始化

    • 权重:w = torch.randn(1, 10, requires_grad=True)
    • 偏置:b = torch.randn(1, requires_grad=True)
  2. 前向传播

    • 线性运算:z = torch.mm(x, w.T) + b
    • Sigmoid激活:y_hat = torch.sigmoid(z)
  3. 损失计算

    • 二元交叉熵:loss = F.binary_cross_entropy(y_hat, y_true)
  4. 反向传播

    • 自动求导:loss.backward()
    • 梯度清零:w.grad.zero_()
  5. 参数更新

    • w -= lr * w.grad
    • b -= lr * b.grad

代码优化

  • 对比NumPy与PyTorch实现
  • 利用自动求导简化梯度计算

核心概念对比

  • 概率 vs 似然
    • 概率:已知参数预测结果
    • 似然:已知结果估计参数
  • 超参数 vs 权重参数
    • 超参数:手动设置(如学习率)
    • 权重参数:模型自动学习
相关推荐
喜欢就别15 小时前
【Agentic RL / 强化学习 / OPD】OpenClaw-RL 源码阅读笔记 --- (2)--- On-Policy Distillation
人工智能·笔记
糯米导航18 小时前
AI 视觉回归实战:截图对比不是“找不同”,如何让智能差异分析真正服务 UI 质量
人工智能·ui·回归
科技圈观察18 小时前
2026年好伴AI医疗专用大模型应用梳理与梯队参考
人工智能
jkyy201419 小时前
深耕AI健康医疗数据智库,赋能企业构建主动健康管理新生态
大数据·人工智能·健康医疗
cd_9492172119 小时前
3D角色自动绑骨怎么做?用V2Fun完成建模、绑定、动作和导出
人工智能·3d
瑞禧生物tech19 小时前
SH-PEG-Biotin巯基-聚乙二醇-生物素 HS-PEG-Bio 深度解析
人工智能
QYR-分析19 小时前
机器人安全控制器行业高速扩容 本土替代迎来全新发展窗口期
人工智能·安全·机器人
向日的葵00619 小时前
langchain的Tools教程(三)
python·langchain·tools
冬奇Lab20 小时前
MCP 系列(06):MCP vs Function Calling——用数据说话的选型指南
人工智能
冬奇Lab20 小时前
每日一个开源项目(第159篇):Vibe-Trading - 用自然语言做量化研究,AI 驱动的个人交易 Agent
人工智能·开源·资讯