一、线性回归

1、模型

2、损失函数

3、优化函数-梯度下降

#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8
import torch
import time # init variable a, b as 1000 dimension vector
n = 1000
a = torch.ones(n)
b = torch.ones(n)

# define a timer class to record time
class Timer(object):
"""Record multiple running times."""
def __init__(self):
self.times = []
self.start() def start(self):
# start the timer
self.start_time = time.time() def stop(self):
# stop the timer and record time into a list
self.times.append(time.time() - self.start_time)
return self.times[-1] def avg(self):
# calculate the average and return
return sum(self.times)/len(self.times) def sum(self):
# return the sum of recorded time
return sum(self.times)

timer = Timer()
c = torch.zeros(n)
for i in range(n):
c[i] = a[i] + b[i]
'%.5f sec' % timer.stop() timer.start()
d = a + b
'%.5f sec' % timer.stop() # import packages and modules
get_ipython().run_line_magic('matplotlib', 'inline')
import torch
from IPython import display
from matplotlib import pyplot as plt
import numpy as np
import random print(torch.__version__) # ### 线性回归模型从零开始的实现 # set input feature number
num_inputs = 2
# set example number
num_examples = 1000 # set true weight and bias in order to generate corresponded label
true_w = [2, -3.4]
true_b = 4.2 features = torch.randn(num_examples, num_inputs,
dtype=torch.float32)
labels = true_w[0] * features[:, 0] + true_w[1] * features[:, 1] + true_b
labels += torch.tensor(np.random.normal(0, 0.01, size=labels.size()),
dtype=torch.float32) # ### 使用图像来展示生成的数据 plt.scatter(features[:, 1].numpy(), labels.numpy(), 1); # ### 读取数据集 def data_iter(batch_size, features, labels):
num_examples = len(features)
indices = list(range(num_examples))
random.shuffle(indices) # random read 10 samples
for i in range(0, num_examples, batch_size):
j = torch.LongTensor(indices[i: min(i + batch_size, num_examples)]) # the last time may be not enough for a whole batch
yield features.index_select(0, j), labels.index_select(0, j) batch_size = 10 for X, y in data_iter(batch_size, features, labels):
print(X, '\n', y)
break # ### 模型初始化 w = torch.tensor(np.random.normal(0, 0.01, (num_inputs, 1)), dtype=torch.float32)
b = torch.zeros(1, dtype=torch.float32) w.requires_grad_(requires_grad=True)
b.requires_grad_(requires_grad=True) # ### 定义模型
# 定义用来训练参数的训练模型:
# $$ \mathrm{price} = w_{\mathrm{area}} \cdot \mathrm{area} + w_{\mathrm{age}} \cdot \mathrm{age} + b $$ # In[19]: def linreg(X, w, b):
return torch.mm(X, w) + b # ### 定义损失函数
# 我们使用的是均方误差损失函数:
# $$l^{(i)}(\mathbf{w}, b) = \frac{1}{2} \left(\hat{y}^{(i)} - y^{(i)}\right)^2,$$ # In[16]: def squared_loss(y_hat, y):
return (y_hat - y.view(y_hat.size())) ** 2 / 2 # ### 定义优化函数
# 在这里优化函数使用的是小批量随机梯度下降:
# $$(\mathbf{w},b) \leftarrow (\mathbf{w},b) - \frac{\eta}{|\mathcal{B}|} \sum_{i \in \mathcal{B}} \partial_{(\mathbf{w},b)} l^{(i)}(\mathbf{w},b)$$ # In[17]: def sgd(params, lr, batch_size):
for param in params:
param.data -= lr * param.grad / batch_size # ues .data to operate param without gradient track # ### 训练
# 当数据集、模型、损失函数和优化函数定义完了之后就可来准备进行模型的训练了。 # In[20]: # super parameters init
lr = 0.03
num_epochs = 5 net = linreg
loss = squared_loss # training
for epoch in range(num_epochs): # training repeats num_epochs times
# in each epoch, all the samples in dataset will be used once # X is the feature and y is the label of a batch sample
for X, y in data_iter(batch_size, features, labels):
l = loss(net(X, w, b), y).sum()
# calculate the gradient of batch sample loss
l.backward()
# using small batch random gradient descent to iter model parameters
sgd([w, b], lr, batch_size)
# reset parameter gradient
w.grad.data.zero_()
b.grad.data.zero_()
train_l = loss(net(features, w, b), labels)
print('epoch %d, loss %f' % (epoch + 1, train_l.mean().item())) # In[21]: w, true_w, b, true_b # ### 线性回归模型使用pytorch的简洁实现 # In[22]: import torch
from torch import nn
import numpy as np
torch.manual_seed(1) print(torch.__version__)
torch.set_default_tensor_type('torch.FloatTensor') # ### 生成数据集
# 在这里生成数据集跟从零开始的实现中是完全一样的。 # In[23]: num_inputs = 2
num_examples = 1000 true_w = [2, -3.4]
true_b = 4.2 features = torch.tensor(np.random.normal(0, 1, (num_examples, num_inputs)), dtype=torch.float)
labels = true_w[0] * features[:, 0] + true_w[1] * features[:, 1] + true_b
labels += torch.tensor(np.random.normal(0, 0.01, size=labels.size()), dtype=torch.float) # ### 读取数据集 # In[24]: import torch.utils.data as Data batch_size = 10 # combine featues and labels of dataset
dataset = Data.TensorDataset(features, labels) # put dataset into DataLoader
data_iter = Data.DataLoader(
dataset=dataset, # torch TensorDataset format
batch_size=batch_size, # mini batch size
shuffle=True, # whether shuffle the data or not
num_workers=2, # read data in multithreading
) # In[27]: for X, y in data_iter:
print(X, '\n', y)
break # ### 定义模型 # In[28]: class LinearNet(nn.Module):
def __init__(self, n_feature):
super(LinearNet, self).__init__() # call father function to init
self.linear = nn.Linear(n_feature, 1) # function prototype: `torch.nn.Linear(in_features, out_features, bias=True)` def forward(self, x):
y = self.linear(x)
return y net = LinearNet(num_inputs)
print(net) # In[29]: # ways to init a multilayer network
# method one
net = nn.Sequential(
nn.Linear(num_inputs, 1)
# other layers can be added here
) # method two
net = nn.Sequential()
net.add_module('linear', nn.Linear(num_inputs, 1))
# net.add_module ...... # method three
from collections import OrderedDict
net = nn.Sequential(OrderedDict([
('linear', nn.Linear(num_inputs, 1))
# ......
])) print(net)
print(net[0]) # ### 初始化模型参数 # In[30]: from torch.nn import init init.normal_(net[0].weight, mean=0.0, std=0.01)
init.constant_(net[0].bias, val=0.0) # or you can use `net[0].bias.data.fill_(0)` to modify it directly # In[31]: for param in net.parameters():
print(param) # ### 定义损失函数 # In[32]: loss = nn.MSELoss() # nn built-in squared loss function
# function prototype: `torch.nn.MSELoss(size_average=None, reduce=None, reduction='mean')` # ### 定义优化函数 # In[33]: import torch.optim as optim optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.03) # built-in random gradient descent function
print(optimizer) # function prototype: `torch.optim.SGD(params, lr=, momentum=0, dampening=0, weight_decay=0, nesterov=False)` # In[34]: ##trainning
num_epochs = 3
for epoch in range(1, num_epochs + 1):
for X, y in data_iter:
output = net(X)
l = loss(output, y.view(-1, 1))
optimizer.zero_grad() # reset gradient, equal to net.zero_grad()
l.backward()
optimizer.step()
print('epoch %d, loss: %f' % (epoch, l.item())) # In[35]: # result comparision
dense = net[0]
print(true_w, dense.weight.data)
print(true_b, dense.bias.data) # In[ ]:

  

机器学习(ML)一之 Linear Regression的更多相关文章

  1. Coursera台大机器学习课程笔记8 -- Linear Regression

    之前一直在讲机器为什么能够学习,从这节课开始讲一些基本的机器学习算法,也就是机器如何学习. 这节课讲的是线性回归,从使Ein最小化出发来,介绍了 Hat Matrix,要理解其中的几何意义.最后对比了 ...

  2. 斯坦福机器学习视频笔记 Week1 Linear Regression and Gradient Descent

    最近开始学习Coursera上的斯坦福机器学习视频,我是刚刚接触机器学习,对此比较感兴趣:准备将我的学习笔记写下来, 作为我每天学习的签到吧,也希望和各位朋友交流学习. 这一系列的博客,我会不定期的更 ...

  3. 机器学习 (二) 多变量线性回归 Linear Regression with Multiple Variables

    文章内容均来自斯坦福大学的Andrew Ng教授讲解的Machine Learning课程,本文是针对该课程的个人学习笔记,如有疏漏,请以原课程所讲述内容为准.感谢博主Rachel Zhang 的个人 ...

  4. 从零单排入门机器学习:线性回归(linear regression)实践篇

    线性回归(linear regression)实践篇 之前一段时间在coursera看了Andrew ng的机器学习的课程,感觉还不错,算是入门了. 这次打算以该课程的作业为主线,对机器学习基本知识做 ...

  5. 机器学习-TensorFlow建模过程 Linear Regression线性拟合应用

    TensorFlow是咱们机器学习领域非常常用的一个组件,它在数据处理,模型建立,模型验证等等关于机器学习方面的领域都有很好的表现,前面的一节我已经简单介绍了一下TensorFlow里面基础的数据结构 ...

  6. 【原】Coursera—Andrew Ng机器学习—Week 1 习题—Linear Regression with One Variable 单变量线性回归

    Question 1 Consider the problem of predicting how well a student does in her second year of college/ ...

  7. 【原】Coursera—Andrew Ng机器学习—Week 2 习题—Linear Regression with Multiple Variables 多变量线性回归

    Gradient Descent for Multiple Variables [1]多变量线性模型  代价函数 Answer:AB [2]Feature Scaling 特征缩放 Answer:D ...

  8. Andrew Ng机器学习 五:Regularized Linear Regression and Bias v.s. Variance

    背景:实现一个线性回归模型,根据这个模型去预测一个水库的水位变化而流出的水量. 加载数据集ex5.data1后,数据集分为三部分: 1,训练集(training set)X与y: 2,交叉验证集(cr ...

  9. Andrew Ng机器学习编程作业:Regularized Linear Regression and Bias/Variance

    作业文件: machine-learning-ex5 1. 正则化线性回归 在本次练习的前半部分,我们将会正则化的线性回归模型来利用水库中水位的变化预测流出大坝的水量,后半部分我们对调试的学习算法进行 ...

  10. 机器学习基石:09 Linear Regression

    线性回归假设: 代价函数------均方误差: 最小化样本内代价函数: 只有满秩方阵才有逆矩阵. 线性回归算法流程: 线性回归算法是隐式迭代的. 线性回归算法泛化可能的保证: 根据矩阵的迹的性质:tr ...

随机推荐

  1. 学习Flutter应用开发有用的代码/库/专有技术列表

    当我开始使用Flutter开发该应用程序时,我开始担心:“最好的书写方式是什么?”以及“放置它的效果如何?”在这种情况下,您将需要学习和参考GitHub发布的代码和应用程​​序. 因此,我收集了似乎对 ...

  2. Scrapy采集某小说网站的全部小说

    链接: https://pan.baidu.com/s/1hrgYDzhgQIDrf4KmZxhW1w 密码: h1m6 源码以及运行图

  3. [转]ubuntu备份与恢复

    在 使用Ubuntu之前,相信很多人都有过使用Windows系统的经历.如果你备份过Windows系统,那么你一定记忆犹新:首先需要找到一个备份工 具(通常都是私有软件),然后重启电脑进入备份工具提供 ...

  4. 2018 蓝桥杯省赛 B 组模拟赛

    C. 结果填空:U型数字 最近蒜头君喜欢上了U型数字,所谓U型数字,就是这个数字的每一位先严格单调递减,后严格单调递增.比如 212 就是一个U型数字,但是 333, 98, 567, 3131,就是 ...

  5. python导入第三方库

    2.Python的库一般包含两个方面:第三方库和标准库 3.Python的time标准库主要包含三个方面的内容:(1)时间处理函数(2)时间格式化(3)程序计时 4.turtle画笔运动函数的功能是进 ...

  6. 深入 Laravel 资料

    深入 Laravel 核心 Learning_Laravel_Kernel laravel 源码详解

  7. 产品降价、AR技术、功能降级,库克和苹果还有哪些底牌可以打?

    经过十年的高速发展,苹果和iPhone迎来了拐点,他们去年的境况,也连累了一大批的供应商,但如今的苹果财务健康,产业链稳固,在面对经济寒冬和激烈竞争的时候,有很多牌可以打,而且常常会在关键时刻打出来, ...

  8. Day1-Luogu-1631

    题目描述 有两个长度都是N的序列A和B,在A和B中各取一个数相加可以得到N^2N2个和,求这N^2N2个和中最小的N个. 输入输出格式 输入格式: 第一行一个正整数N: 第二行N个整数A_iAi​, ...

  9. css限制文字显示字数长度,超出部分自动用省略号显示,防止溢出到第二行

    为了保证页面的整洁美观,在很多的时候,我们常需要隐藏超出长度的文字.这在列表条目,题目,名称等地方常用到. 效果如下: 未限制显示长度,如果超出了会溢出到第二行里.严重影响用户体验和显示效果. 我们在 ...

  10. Java8 使用LocalDate计算两个日期间隔多少年,多少月,多少天

    最近项目遇到一个需要计算两个日期间隔的期限,需要计算出,整年整月整日这样符合日常习惯的说法,利用之前的Date和Calendar类会有点复杂,刚好项目使用了JDK8,那就利用起来这个新特性,上代码: ...