Lasso回归模型-参数求解

由之前的文章可知,目标函数为了防止过拟合或者限制参数,一般会加L1正则化和L2正则化,下面来介绍关于L1正则,Lasso正则,因为Lasso是可以进行特征选择降维的功能,L1和L2正则https://www.jianshu.com/p/1960e2f0215f
有讲降维的讲解,这里就不展开讲解了。
对于目标函数,首先看是否是Smoth还是NON-Smoth,如果是Smoth函数,则该函数可导,那么可以用梯度下降法或者adam求解最优值,如果是NON-Smoth函数,那么该函数不可导,求解最优值没有那么方便。由于Lasso正则是各个参数绝对值之和,导致含有Lasso正则的目标函数是NON-Smoth不平滑的。也就是说,梯度下降法等优化算法对它统统失效了。
那么我们该如何求解参数的最优解呢?接下来介绍全新的求极值解法:坐标轴下降法(coordinate descent)

坐标轴下降法(coordinate descent)(解决L1正则化不可导的问题)

坐标轴下降法顾名思义,是沿着坐标轴的方向去下降,这和梯度下降不同。梯度下降是沿着梯度的负方向下降。不过梯度下降和坐标轴下降的共性就都是迭代法,通过启发式的方式一步步迭代求解函数的最小值
坐标轴下降法目标函数是minimize 函数g(w) =g(w1,w2,w3.....wn)

坐标轴下降法的数学依据主要是如下的这个结论:
一个可微的凸函数J(θ),其中θ是nX1的向量,即有n个维度。如果在某一点θ',使得J(θ)在每一个坐标轴(i=1,2,..,n)上都是最小值,那么就是一个全局的最小值。 于是优化目标就是在θ的n个坐标轴上(或者说向量的方向上)对损失函数做迭代的下降,当所有的坐标轴上的都达到收敛时,损失函数最小,此时的θ即为要求的结果。

也可以这样子理解“如果在某一点θ',使得J(θ)在每一个坐标轴(i=1,2,..,n)上都是最小值,那么就是一个全局的最小值”:
针对g(w) =g(w1,w2,w3.....wn)函数而言:
①t=1时刻,对w2的求导,其他参数都为常数,所以当W2为变量时,函数最小值:
w'2=argmin w2 g(w2)
②t=2时刻,对w10的求导,其他参数都为常数,所以当W10为变量时,函数最小值:
w'10=argmin w10 g(w10)
如此循环下去。
然后得到第一轮全部的w值,继续第二轮第三轮,直到第n和n-1轮w的值变化足够小,那第n轮的求出来的参数值是最终结果。

对以上步骤进行官方的表述:
也就是具体的算法过程:


image.png

那么如何选择下一个候选w呢:
①依次选择
②随机选择random

坐标轴下降法跟梯度下降法的区别:不需要设置步长
针对lasso的目标函数,坐标轴下降法会收敛,算出结果。

求解w的过程

由坐标轴下降法可知,Lasso目标函数是
f(W) + \lambda \sum_{j=1}^{k}\left \| Wj \right \| = f(W) + \left \| W \right \|11

问题:|Wj|对Wj的梯度是多少:
那对第j个W进行求导,可表达:
\frac{\partial \left \| W \right \|1}{\partial Wj} = \frac{\partial |Wj|}{\partial Wj}
那么由上式求导公式可知,求导后的wj的值1或者-1或者0

image.png

坐标轴梯度下降法求Lasso目标函数的解

那么用损失函数是线性回归加了L1正则去求解过程:
L=\left \| WX+B-Y \right \|F2+\left \| W \right \|11

image.png

image.png

image.png

所以根据上述可知道,为什么L1正则可以筛选特征,因为大部分的值都是为0,可以看出,如果lamda越大,那么对W的限制越大,更多特征是为0的。
还有其他的关于求解Lasso的优化算法有LARS,因为不是很常用,所以就不展开讨论了,那么感兴趣的可以去看相应的论文讲解。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,014评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,796评论 3 386
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,484评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,830评论 1 285
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,946评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,114评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,182评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,927评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,369评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,678评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,832评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,533评论 4 335
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,166评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,885评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,128评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,659评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,738评论 2 351