机器学习--逻辑回归原理

补充 : 梯度下降
梯度下降是迭代法的一种,可以用于求解最小二乘问题(线性和非线性都可以)。在求解机器学习算法的模型参数,即无约束优化问题时,梯度下降(Gradient Descent)是最常采用的方法之一,另一种常用的方法是最小二乘法。在求解损失函数的最小值时,可以通过梯度下降法来一步步的迭代求解,得到最小化的损失函数和模型参数值。反过来,如果我们需要求解损失函数的最大值,这时就需要用梯度上升法来迭代了。在机器学习中,基于基本的梯度下降法发展了两种梯度下降方法,分别为随机梯度下降法和批量梯度下降法。

  • 引入:当我们得到了一个目标函数后,如何进行求解?直接求解?(并不一定可解,线性回归可以当做是一个特例)
  • 常规套路:机器学习的套路就是我交给机器一堆数据,然后告诉它
    什么样的学习方式是对的(目标函数),然后让它朝着这个方向去做
  • 如何优化:一口吃不成个胖子,我们要静悄悄的一步步的完成迭代
    (每次优化一点点,累积起来就是个大成绩了)


  • 梯度下降三种方法
  1. 批量梯度下降法(Batch Gradient Descent)
        批量梯度下降法,是梯度下降法最常用的形式,具体做法也就是在更新参数时使用所有的样本来进行更新
  2. 随机梯度下降法(Stochastic Gradient Descent)
        随机梯度下降法,其实和批量梯度下降法原理类似,区别在与求梯度时没有用所有的m个样本的数据,而是仅仅选取一个样本j来求梯度。
  3. 小批量梯度下降法(Mini-batch Gradient Descent)
      小批量梯度下降法是批量梯度下降法和随机梯度下降法的折衷,也就是对于m个样本,我们采用x个样子来迭代,1<x<m。一般可以取x=10,当然根据样本的数据,可以调整这个x的值。



  • 缺点
    1. 靠近极小值时收敛速度减慢。
    2. 直线搜索时可能会产生一些问题。
    3. 可能会“之字形”地下降。

Logistic regression

  • 目的:分类还是回归?经典的二分类算法!

  • 机器学习算法选择:先逻辑回归再用复杂的,能简单还是用简单的

  • 逻辑回归的决策边界:可以是非线性的

  • 核心函数sigmoid


    sigmoid函数

  • 如何求解逻辑回归(极大似然法求解逻辑回归)



    求导过程
  • 更新权重


逻辑回归总结

  1. 总结
  • 逻辑回归最大的优势在于它的输出结果不仅可以用于分类,还可以表征某个样本属于某类别的概率。
  • 逻辑斯谛函数将原本输出结果从范围(−∞,+∞)(−∞,+∞) 映射到(0,1),从而完成概率的估测。
  • 逻辑回归得判定的阈值能够映射为平面的一条判定边界,随着特征的复杂化,判定边界可能是多种多样的样貌,但是它能够较好地把两类样本点分隔开,解决分类问题。
  • 求解逻辑回归参数的传统方法是梯度下降,构造为凸函数的代价函数后,每次沿着偏导方向(下降速度最快方向)迈进一小部分,直至N次迭代后到达最低点。
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