关于机器学习的简单认识

最近在看机器学习的书籍,简单总结一下:

1、机器学习是研究学习算法的,包括神经网络、决策树、SVM等。

2、学习算法的结果是获得模型,应用于预测等。如果预测的离散值,称为分类;如果预测的是连续值,称为回归。

3、当学习过程中,存在假设空间时,即有多个模型对应于样本,需要使用归纳偏好,获得最终模型。

4、每个样本对应有标记(输出)的学习称为监督学习,否则为无监督学习。

5、机器学习是从特殊到一般的泛化,使用样本数据推出一般规律(模型),泛化能力越强,越能代表一般规律。

### 关于机器学习的数据处理 在机器学习领域,数据处理是一个至关重要的环节。有效的数据预处理能够显著提升模型性能。通常情况下,数据集可能包含噪声、缺失值等问题,因此需要进行清洗工作来提高数据质量。此外,在构建任何类型的预测模型之前,还需要执行特征工程操作,这包括但不限于标准化/归一化数值型变量、编码类别型变量等措施。 对于感知机而言,输入向量\( \mathbf{x}=(x_1, x_2,...,x_n)^T\) 和对应的权重向量 \( \mathbf{w}= (w_0,w_1 ,..., w_n ) ^ T\)[^1] 是其核心组成部分之一;其中偏置项被视作常数输入特性的一部分并赋予相应的权值 \(w_0\) 。当给定一组训练样本时,目标即调整这些参数使得决策边界可以尽可能好地区分不同类别的实例[^3]。 ### 简单感知机概念及其原理 简单感知机是一种用于解决线性可分问题的基础算法,它模仿生物神经系统的工作机制而设计出来的人工神经元结构。具体来说: - 输入层接收来自外部环境的信息; - 权重连接代表突触强度,决定了信号传递过程中信息的重要性程度; - 输出单元负责计算加权求和后的激活函数结果,并据此作出最终判断(例如分类标签)。 根据定义,如果存在超平面能将两类点完全分开,则该问题是线性可解的。此时可以通过迭代更新规则不断优化权重直至找到合适的分离面为止。 ```python import numpy as np class Perceptron(object): def __init__(self, eta=0.01, n_iter=50): self.eta = eta self.n_iter = n_iter def fit(self, X, y): """Fit training data. Parameters: X : {array-like}, shape=[n_samples,n_features], Training vectors where `n_samples` is the number of samples and `n_features` is the number of features; y : array-like, shape=[n_samples], Target values. Returns: self : object""" self.w_ = np.zeros(1 + X.shape[1]) self.errors_ = [] for _ in range(self.n_iter): errors = 0 for xi, target in zip(X,y): update = self.eta * (target - self.predict(xi)) self.w_[1:] += update * xi self.w_[0] += update errors += int(update != 0.0) self.errors_.append(errors) return self def net_input(self, X): """Calculate net input.""" return np.dot(X, self.w_[1:]) + self.w_[0] def predict(self, X): """Return class label after unit step.""" return np.where(self.net_input(X) >= 0.0, 1, -1) ``` 此代码片段展示了如何利用Python实现一个简单的感知机模型。通过设定适当的学习率(`eta`)与最大迭代次数(`n_iter`),可以在一定范围内有效拟合给定的数据分布情况。
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