梯度下降与梯度上升实质是同一种方法

梯度下降  w ;= w - Δ(测试值 - 真实值)

梯度上升 w := w + Δ(真实值 - 测试值)

梯度下降  w ;= w - Δ(梯度)

梯度上升  w := w - Δ(梯度)

梯度下降求的是求函数最小值,梯度上升求的是最大值,看需要是求最大值还是最小值

是的,梯度下降是一种优化算法,主要用于寻找目标函数的最小值。该算法通过迭代更新参数,沿着目标函数梯度的负方向逐步逼近局部最小值[^1]。梯度下降的核心思想是利用当前点的梯度信息,确定下一步搜索的方向,以期函数值下降最快。在每次迭代中,梯度下降法会重新计算目标函数的梯度,并沿其相反方向进行参数更新,直到收敛至最小值[^3]。 梯度下降作为一阶优化方法,仅使用目标函数的一阶导数信息来指导参数更新,这使其在计算效率上具有优势,尤其适用于大规模机器学习问题[^2]。根据样本的使用方式不同,梯度下降衍生出多种变体,包括全梯度下降(FGD)、随机梯度下降(SGD)、小批量梯度下降(MGD)等。这些方法在更新频率、收敛速度、内存占用等方面各有特点,但本质上都是通过调节权重向量,使目标函数尽可能最小化[^4]。 以下是一个简单的随机梯度下降(SGD)优化线性回归模型的代码示例: ```python import numpy as np # 定义损失函数(均方误差) def compute_loss(X, y, weights): predictions = X @ weights loss = np.mean((predictions - y) ** 2) return loss # 定义梯度下降更新规则 def gradient_descent_step(X, y, weights, learning_rate): predictions = X @ weights errors = predictions - y gradient = 2 * X.T @ errors / len(y) weights -= learning_rate * gradient return weights # 初始化参数 np.random.seed(0) X = np.random.rand(100, 1) * 10 y = 2 * X.squeeze() + 1 + np.random.randn(100) * 2 X_with_bias = np.hstack([np.ones((X.shape[0], 1)), X]) # 添加偏置项 weights = np.random.randn(2) # 执行梯度下降 learning_rate = 0.01 num_iterations = 1000 for i in range(num_iterations): weights = gradient_descent_step(X_with_bias, y, weights, learning_rate) if i % 100 == 0: loss = compute_loss(X_with_bias, y, weights) print(f"Iteration {i}: Loss = {loss:.4f}") print("Final weights:", weights) ``` ### 梯度下降的优化特性 梯度下降法通过参数更新规则,使目标函数值不断减小,从而实现模型参数的最优化调整。其本质是沿着函数变化最快的方向(即梯度方向)进行搜索,并通过学习率控制每次更新的步长。这一过程保证了在局部范围内以最快的速度下降至极小值点[^3]。尽管梯度下降可能会陷入局部最小值或鞍点,但在实际应用中,尤其是深度学习领域,它仍然是最基础且广泛使用的优化方法之一。
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