李宏毅机器学习-2

该博客介绍了如何仅使用numpy和pandas通过梯度下降方法实现手写线性回归,以预测PM2.5的值。内容包括李宏毅机器学习课程的作业,简化为用前9小时数据预测第10小时PM2.5,并探讨了调整学习率alpha和最大迭代次数以优化模型的方法。

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用梯度下降手写线性回归(只用numpy 、pandas)

  • 用梯度下降方法预测PM2.5的值
    李宏毅机器学习中的作业1 ,这里为了简化流程,突出方法,只用了train.csv数据。
    简单说一下要干嘛:就是有很多条观测数据,每一条数据包含了24小时的观测数据,通过这些数据,预测未来PM2.5的值。

这里继续简化问题,用前9小时的数据预测第10个小时的值:

import pandas as pd
import numpy as np

train_data = pd.read_csv('train.csv',encoding='utf-8')  #utf-8编码 
train_data.insert(3, 'b', 1)    #  插入一列都为1的数, bias * 1  所有参数统一看成 w
a1 =  train_data[train_data['observation']=='PM2.5'].iloc[:-50,3:13] #用来训练参数 w
a2 =  train_data[train_data['observation']=='PM2.5'].iloc[-50:,3:13] # 后50行用来算下某参数下的error
a1_x = a1.values[:,:-1]   #前9个小时数据
a1_x_array = a_x.astype(np.float)    
a1_y = a1.values[:,-1]    #第10个小时数据
a1_y_array = a_y.astype(np.float)

a2_x = a2.values[:,:-1]
a2_x_array=a2_x.astype(np.float)
a2_y = a2.values[:,-1]
a2_y_array=a2_y.astype(np.float)

梯度下降实现,直接撸:

在这里插入图片描述

#  线性回归 梯度下降
def update_w(dataMatin,label):
    dataMatrix = np.mat(dataMatin)    # m 样本量 ,n 特征数量  (m , n)
    labelMatrix = np.mat(label).transpose()   # (m , 1)
    m, n = np.shape(dataMatrix)      
    alpha = 0.0000001        # 学习率
    max_cycle = 100000000    #迭代次数
    w = np.ones((n,1))          # w 初始值为1 
    for i in range(max_cycle):
        h = dataMatrix*w           # (m ,n) × (n ,1) = (m , 1)    x*w
        err = (labelMatrix - h)   #(m ,1)
        w = w + alpha * dataMatrix.transpose()*err    # (n,m)×(m,1) = (n , 1)
    return w 


# 平方差的和 作为 error
def Error(y_label, y_fitting):   
    return np.sum(np.square(y_label,y_fitting))


# 测试集数据代入 训练好参数w的线性函数中的误差
def model_error(dataMatIn, label, w):
    dataMatrix = np.mat(dataMatIn)
    labelMatrix = np.mat(label).transpose()
    h = (dataMatrix*w)
    error = Error(labelMatrix, h)        #(m , 1)
    return error

最后,可调整 alpha 值最大迭代次数优化梯度下降。

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