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概念

代价函数关于参数的偏导

梯度下降法最终的推导公式如下

多分类问题可以转为2分类问题

正则化处理可以防止过拟合,下面是正则化后的代价函数和求导后的式子

正确率和召回率F1指标

我们希望自己预测的结果希望更准确那么查准率就更高,如果希望更获得更多数量的正确结果,那么查全率更重要,综合考虑可以用F1指标

关于正则化为啥可以防止过拟合的理解

梯度下降法实现线性逻辑回归

 import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from sklearn.metrics import classification_report#分类
from sklearn import preprocessing#预测
# 数据是否需要标准化
scale = True#True是需要,False是不需要,标准化后效果更好,标准化之前可以画图看出可视化结果
scale = False
# 载入数据
data = np.genfromtxt("LR-testSet.csv", delimiter=",")
x_data = data[:, :-]
y_data = data[:, -] def plot():
x0 = []
x1 = []
y0 = []
y1 = []
# 切分不同类别的数据
for i in range(len(x_data)):
if y_data[i] == :
x0.append(x_data[i, ])
y0.append(x_data[i, ])
else:
x1.append(x_data[i, ])
y1.append(x_data[i, ]) # 画图
scatter0 = plt.scatter(x0, y0, c='b', marker='o')
scatter1 = plt.scatter(x1, y1, c='r', marker='x')
# 画图例
plt.legend(handles=[scatter0, scatter1], labels=['label0', 'label1'], loc='best') plot()
plt.show()
# 数据处理,添加偏置项
x_data = data[:,:-]
y_data = data[:,-,np.newaxis] print(np.mat(x_data).shape)
print(np.mat(y_data).shape)
# 给样本添加偏置项
X_data = np.concatenate((np.ones((,)),x_data),axis=)
print(X_data.shape) def sigmoid(x):
return 1.0 / ( + np.exp(-x)) def cost(xMat, yMat, ws):
left = np.multiply(yMat, np.log(sigmoid(xMat * ws)))
right = np.multiply( - yMat, np.log( - sigmoid(xMat * ws)))
return np.sum(left + right) / -(len(xMat)) def gradAscent(xArr, yArr):
if scale == True:
xArr = preprocessing.scale(xArr)
xMat = np.mat(xArr)
yMat = np.mat(yArr) lr = 0.001
epochs =
costList = []
# 计算数据行列数
# 行代表数据个数,列代表权值个数
m, n = np.shape(xMat)
# 初始化权值
ws = np.mat(np.ones((n, ))) for i in range(epochs + ):
# xMat和weights矩阵相乘
h = sigmoid(xMat * ws)
# 计算误差
ws_grad = xMat.T * (h - yMat) / m
ws = ws - lr * ws_grad if i % == :
costList.append(cost(xMat, yMat, ws))
return ws, costList
# 训练模型,得到权值和cost值的变化
ws,costList = gradAscent(X_data, y_data)
print(ws)
if scale == False:
# 画图决策边界
plot()
x_test = [[-],[]]
y_test = (-ws[] - x_test*ws[])/ws[]
plt.plot(x_test, y_test, 'k')
plt.show()
# 画图 loss值的变化
x = np.linspace(, , )
plt.plot(x, costList, c='r')
plt.title('Train')
plt.xlabel('Epochs')
plt.ylabel('Cost')
plt.show()
# 预测
def predict(x_data, ws):
if scale == True:
x_data = preprocessing.scale(x_data)
xMat = np.mat(x_data)
ws = np.mat(ws)
return [ if x >= 0.5 else for x in sigmoid(xMat*ws)] predictions = predict(X_data, ws) print(classification_report(y_data, predictions))#计算预测的分

sklearn实现线性逻辑回归

 import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from sklearn.metrics import classification_report
from sklearn import preprocessing
from sklearn import linear_model
# 数据是否需要标准化
scale = False
# 载入数据
data = np.genfromtxt("LR-testSet.csv", delimiter=",")
x_data = data[:, :-]
y_data = data[:, -] def plot():
x0 = []
x1 = []
y0 = []
y1 = []
# 切分不同类别的数据
for i in range(len(x_data)):
if y_data[i] == :
x0.append(x_data[i, ])
y0.append(x_data[i, ])
else:
x1.append(x_data[i, ])
y1.append(x_data[i, ]) # 画图
scatter0 = plt.scatter(x0, y0, c='b', marker='o')
scatter1 = plt.scatter(x1, y1, c='r', marker='x')
# 画图例
plt.legend(handles=[scatter0, scatter1], labels=['label0', 'label1'], loc='best') plot()
plt.show()
logistic = linear_model.LogisticRegression()
logistic.fit(x_data, y_data)
if scale == False:
# 画图决策边界
plot()
x_test = np.array([[-],[]])
y_test = (-logistic.intercept_ - x_test*logistic.coef_[][])/logistic.coef_[][]
plt.plot(x_test, y_test, 'k')
plt.show()
predictions = logistic.predict(x_data) print(classification_report(y_data, predictions))

梯度下降法实现非线性逻辑回归

 import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from sklearn.metrics import classification_report
from sklearn import preprocessing
from sklearn.preprocessing import PolynomialFeatures
# 数据是否需要标准化
scale = False
# 载入数据
data = np.genfromtxt("LR-testSet2.txt", delimiter=",")
x_data = data[:, :-]
y_data = data[:, -, np.newaxis] def plot():
x0 = []
x1 = []
y0 = []
y1 = []
# 切分不同类别的数据
for i in range(len(x_data)):
if y_data[i] == :
x0.append(x_data[i, ])
y0.append(x_data[i, ])
else:
x1.append(x_data[i, ])
y1.append(x_data[i, ])
# 画图
scatter0 = plt.scatter(x0, y0, c='b', marker='o')
scatter1 = plt.scatter(x1, y1, c='r', marker='x')
# 画图例
plt.legend(handles=[scatter0, scatter1], labels=['label0', 'label1'], loc='best') plot()
plt.show()
# 定义多项式回归,degree的值可以调节多项式的特征
poly_reg = PolynomialFeatures(degree=)
# 特征处理
x_poly = poly_reg.fit_transform(x_data)
def sigmoid(x):
return 1.0 / ( + np.exp(-x)) def cost(xMat, yMat, ws):
left = np.multiply(yMat, np.log(sigmoid(xMat * ws)))
right = np.multiply( - yMat, np.log( - sigmoid(xMat * ws)))
return np.sum(left + right) / -(len(xMat)) def gradAscent(xArr, yArr):
if scale == True:
xArr = preprocessing.scale(xArr)
xMat = np.mat(xArr)
yMat = np.mat(yArr) lr = 0.03
epochs =
costList = []
# 计算数据列数,有几列就有几个权值
m, n = np.shape(xMat)
# 初始化权值
ws = np.mat(np.ones((n, ))) for i in range(epochs + ):
# xMat和weights矩阵相乘
h = sigmoid(xMat * ws)
# 计算误差
ws_grad = xMat.T * (h - yMat) / m
ws = ws - lr * ws_grad if i % == :
costList.append(cost(xMat, yMat, ws))
return ws, costList
# 训练模型,得到权值和cost值的变化
ws,costList = gradAscent(x_poly, y_data)
print(ws) # 获取数据值所在的范围
x_min, x_max = x_data[:, ].min() - , x_data[:, ].max() +
y_min, y_max = x_data[:, ].min() - , x_data[:, ].max() + # 生成网格矩阵
xx, yy = np.meshgrid(np.arange(x_min, x_max, 0.02),
np.arange(y_min, y_max, 0.02))
#print(xx.shape)#xx和yy有相同shape,xx的每行相同,总行数取决于yy的范围
#print(yy.shape)#xx和yy有相同shape,yy的每列相同,总行数取决于xx的范围
# np.r_按row来组合array,
# np.c_按colunm来组合array
# >>> a = np.array([,,])
# >>> b = np.array([,,])
# >>> np.r_[a,b]
# array([, , , , , ])
# >>> np.c_[a,b]
# array([[, ],
# [, ],
# [, ]])
# >>> np.c_[a,[,,],b]
# array([[, , ],
# [, , ],
# [, , ]])
z = sigmoid(poly_reg.fit_transform(np.c_[xx.ravel(), yy.ravel()]).dot(np.array(ws)))# ravel与flatten类似,多维数据转一维。flatten不会改变原始数据,ravel会改变原始数据
for i in range(len(z)):
if z[i] > 0.5:
z[i] =
else:
z[i] =
print(z)
z = z.reshape(xx.shape) # 等高线图
cs = plt.contourf(xx, yy, z)
plot()
plt.show()
# 预测
def predict(x_data, ws):
# if scale == True:
# x_data = preprocessing.scale(x_data)
xMat = np.mat(x_data)
ws = np.mat(ws)
return [ if x >= 0.5 else for x in sigmoid(xMat*ws)] predictions = predict(x_poly, ws) print(classification_report(y_data, predictions))

sklearn实现非线性逻辑回归

 import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn import linear_model
from sklearn.datasets import make_gaussian_quantiles
from sklearn.preprocessing import PolynomialFeatures
# 生成2维正态分布,生成的数据按分位数分为两类,500个样本,2个样本特征
# 可以生成两类或多类数据
x_data, y_data = make_gaussian_quantiles(n_samples=, n_features=,n_classes=)#生成500个样本,2个特征,2个类别
plt.scatter(x_data[:, ], x_data[:, ], c=y_data)
plt.show()
logistic = linear_model.LogisticRegression()
logistic.fit(x_data, y_data)
# 获取数据值所在的范围
x_min, x_max = x_data[:, ].min() - , x_data[:, ].max() +
y_min, y_max = x_data[:, ].min() - , x_data[:, ].max() +
# 生成网格矩阵
xx, yy = np.meshgrid(np.arange(x_min, x_max, 0.02),
np.arange(y_min, y_max, 0.02))
z = logistic.predict(np.c_[xx.ravel(), yy.ravel()])# ravel与flatten类似,多维数据转一维。flatten不会改变原始数据,ravel会改变原始数据
z = z.reshape(xx.shape)
# 等高线图
cs = plt.contourf(xx, yy, z)
# 样本散点图
plt.scatter(x_data[:, ], x_data[:, ], c=y_data)
plt.show()
print('score:',logistic.score(x_data,y_data))#使用线性逻辑回归,得分很低 # 定义多项式回归,degree的值可以调节多项式的特征
poly_reg = PolynomialFeatures(degree=)
# 特征处理
x_poly = poly_reg.fit_transform(x_data)
# 定义逻辑回归模型
logistic = linear_model.LogisticRegression()
# 训练模型
logistic.fit(x_poly, y_data) # 获取数据值所在的范围
x_min, x_max = x_data[:, ].min() - , x_data[:, ].max() +
y_min, y_max = x_data[:, ].min() - , x_data[:, ].max() + # 生成网格矩阵
xx, yy = np.meshgrid(np.arange(x_min, x_max, 0.02),
np.arange(y_min, y_max, 0.02))
z = logistic.predict(poly_reg.fit_transform(np.c_[xx.ravel(), yy.ravel()]))# ravel与flatten类似,多维数据转一维。flatten不会改变原始数据,ravel会改变原始数据
z = z.reshape(xx.shape)
# 等高线图
cs = plt.contourf(xx, yy, z)
# 样本散点图
plt.scatter(x_data[:, ], x_data[:, ], c=y_data)
plt.show()
print('score:',logistic.score(x_poly,y_data))#得分很高

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