有监督学习与无监督学习

机器学习:

有监督学习与无监督学习:

    有监督学习即人工给定一组数据,每个数据的属性值也给出,对于数据集中的每个样本,我们想要算法预 测并给出正确答案:回归问题,分类问题。

    分类问题:输出是离散值(如0,1对应是或否;也可以是多个离散值),用以判断的属性值可以有多个,如判断肿瘤是良性还是恶性,可以依据的属性值可以是肿瘤大小、患者年龄等。学习算法那就是在数据集中画一条线,将数据根据属性分类。如果你的数据属性有无数个,计算机在处理时很可能会内存溢出,无法处理大量的属性。此时,就可以用SVM。

    无监督学习中,数据是没有标签的或者是有一样的标签的。我们不知道数据的含义和作用,只知道是有一个数据集的。数据集可以判断是有两个数据集,自己进行分类,这就是聚类学习。

单变量线性回归模型:

    

单变量回归算法学习过程

提供一个训练集,学习算法的任务是输出一个函数,通常用一个小写字母h表示,h代表假设函数(hypothesis)。h是一个map X到Y的函数。下一步的问题是如何假设这个假设函数。


损失函数

给定训练样本,根据假设函数,我们能算出来y的估计值,用H(x(i))表示,而我们期望的是预测值与真实值y(i)之间的误差越小越好,即用误差平方和表示。因得到上图右上的第一个函数,这个函数就是我们的目标函数,m为样本规模。为了统一和简洁,用J(\theta 0,\theta 1)表示为误差平方和,称之为损失函数(cost function)或平方误差函数。最小化这个损失函数,就得到我们的目标函数。损失函数有很多种形式,平方误差函数只是其中的一种,但是这种损失函数应用普遍且效果较好。

假设函数与损失函数

简化假设函数,假设\theta 0=0,此时只剩一个参数\theta 1,假设函数是关于x的,若样本为(1,1)(2,2)(3,3),设定\theta 1=1,则根据假设函数求得的h(x(i))=y(i),此时损失函数为0,在上图右边可以画出损失函数图,即\theta 1=1时,J(\theta 1)=0。下面在假设参数\theta 1=0.5时:

\theta 1=0.5假设函数与损失函数


\theta 1不同取值对应的假设函数与损失函数
\theta 0,\theta 1同时存在时的损失函数图

梯度下降:

梯度下降法原理
梯度下降算法过程

首先定义初始值,然后根据导数找到当前位置下,下降最快的方向,给定学习率\alpha ,计算下一步位置。在进行梯度下降时,参数的更新一定要同步更新,如果不同步更新,上一步更新的参数值会带入到下一个参数的计算中,可能会引起错误。

梯度下降法求回归参数

线性回归的损失函数是凸函数,用梯度下降法找到的局部最优就是全局最优。

Batch梯度下降算法:每一步的梯度下降都计算了训练集中的所有样本

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