SGD/BGD/MBGD使用python简单实现
算法具体可以参照其他的博客:
随机梯度下降:
# coding=utf-8
'''
随机梯度下降
'''
import numpy as np # 构造训练数据
x = np.arange(0., 10., 0.2)
m = len(x)
x0 = np.full(m, 1.0)
input_data = np.vstack([x0, x]).T # 将偏置b作为权向量的第一个分量
target_data = 3 * x + 8 + np.random.randn(m) max_iter = 10000 # 最大迭代次数
epsilon = 1e-5 # 初始化权值
w = np.random.randn(2)
# w = np.zeros(2) alpha = 0.001 # 步长
diff = 0.
error = np.zeros(2)
count = 0 # 循环次数 print '随机梯度下降算法'.center(60, '=') while count < max_iter:
count += 1
for j in range(m):
diff = np.dot(w, input_data[j]) - target_data[j] # 训练集代入,计算误差值
# 这里的随机性表现在:一个样本更新一次参数!
w = w - alpha * diff * input_data[j] if np.linalg.norm(w - error) < epsilon: # 直接通过np.linalg包求两个向量的范数
break
else:
error = w
print 'loop count = %d' % count, '\tw:[%f, %f]' % (w[0], w[1])
# coding=utf-8
"""
批量梯度下降
"""
import numpy as np # 构造训练数据
x = np.arange(0., 10., 0.2)
m = len(x)
x0 = np.full(m, 1.0)
input_data = np.vstack([x0, x]).T # 将偏置b作为权向量的第一个分量
target_data = 3 * x + 8 + np.random.randn(m) # 停止条件
max_iter = 10000
epsilon = 1e-5 # 初始化权值
w = np.random.randn(2)
# w = np.zeros(2) alpha = 0.001 # 步长
diff = 0.
error = np.zeros(2)
count = 0 # 循环次数 while count < max_iter:
count += 1 sum_m = np.zeros(2) for i in range(m):
dif = (np.dot(w, input_data[i]) - target_data[i]) * input_data[i]
sum_m = sum_m + dif
'''
for j in range(m):
diff = np.dot(w, input_data[j]) - target_data[j] # 训练集代入,计算误差值
w = w - alpha * diff * input_data[j]
'''
w = w - alpha * sum_m if np.linalg.norm(w - error) < epsilon:
break
else:
error = w
print 'loop count = %d' % count, '\tw:[%f, %f]' % (w[0], w[1])
小批量梯度下降:
# coding=utf-8
"""
小批量梯度下降
"""
import numpy as np
import random # 构造训练数据
x = np.arange(0., 10., 0.2)
m = len(x)
x0 = np.full(m, 1.0)
input_data = np.vstack([x0, x]).T # 将偏置b作为权向量的第一个分量
target_data = 3 * x + 8 + np.random.randn(m) # 两种终止条件
max_iter = 10000
epsilon = 1e-5 # 初始化权值
np.random.seed(0)
w = np.random.randn(2)
# w = np.zeros(2) alpha = 0.001 # 步长
diff = 0.
error = np.zeros(2)
count = 0 # 循环次数 while count < max_iter:
count += 1 sum_m = np.zeros(2)
index = random.sample(range(m), int(np.ceil(m * 0.2)))
sample_data = input_data[index]
sample_target = target_data[index] for i in range(len(sample_data)):
dif = (np.dot(w, input_data[i]) - target_data[i]) * input_data[i]
sum_m = sum_m + dif w = w - alpha * sum_m if np.linalg.norm(w - error) < epsilon:
break
else:
error = w
print 'loop count = %d' % count, '\tw:[%f, %f]' % (w[0], w[1])
通过迭代,结果会收敛到8和3:
loop count = w:[8.025972, 2.982300]
参考:http://www.cnblogs.com/pinard/p/5970503.html
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