微积分差不多都还回去了
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法一:
m为样例数目,θ为列向量m为样例数目,\theta为列向量m为样例数目,θ为列向量
hθ(x)=θ0+θ1x+...θnx,J(θ0,θ1...+θn)=12m∑i=1m(hθ(x)(i)−y(i))2h_\theta(x)=\theta_0+\theta_1x+...\theta_nx,J(\theta_0,\theta_1...+\theta_n)=\frac {1}{2m}\sum_{i=1}^m(h_\theta(x)^{(i)}-y^{(i)})^2hθ(x)=θ0+θ1x+...θnx,J(θ0,θ1...+θn)=2m1i=1∑m(hθ(x)(i)−y(i))2δδθjJ(θ0,θ1+...θn)=1m∑i=1m(hθ(i)(x)−y(i))xj(i)(j=0,1,...n)\frac{\delta}{\delta\theta_j}J(\theta_0,\theta_1+...\theta_n)=\frac {1}{m}\sum_{i=1}^m(h_\theta^{(i)}(x)-y^{(i)})x^{(i)}_j(j=0,1,...n)δθjδJ(θ0,θ1+...θn)=m1i=1∑m(hθ(i)(x)−y(i))xj(i)(j=0,1,...n)其中任意偏导数可表示为1m∑i=1m(hθ(i)(x)y(i))xj(i)=xjT(Xθ−y)其中任意偏导数可表示为\frac {1}{m}\sum_{i=1}^m(h_\theta^{(i)}(x)y^{(i)})x^{(i)}_j=x_j^T(X\theta-y)其中任意偏导数可表示为m1i=1∑m(hθ(i)(x)y(i))xj(i)=xjT(Xθ−y)(xj为相应列向量)然后让全部偏导数为0,综合可得到:(x_j为相应列向量)然后让全部偏导数为0,综合可得到:(xj为相应列向量)然后让全部偏导数为0,综合可得到:XT∗(Xθ−y)=0X^T*(X\theta-y)=0XT∗(Xθ−y)=0XTXθ=XTyX^TX\theta=X^TyXTXθ=XTyθ=(XTX)−1XTy\theta=(X^TX)^{-1}X^Tyθ=(XTX)−1XTy -
法二: normal equation 推导思路
先推导,用例数目m=2时,X=[1x111x12],Y=[y11y12],θ=[θ11θ12]先推导,用例数目m=2时,X=\begin{bmatrix} 1 & x_1^1 \\ 1 & x_1^2 \\ \end{bmatrix},Y= \begin{bmatrix} y_1^1 \\ y_1^2 \\ \end{bmatrix},\theta=\begin{bmatrix} \theta_1^1 \\ \theta_1^2 \\ \end{bmatrix}先推导,用例数目m=2时,X=[11x11x12],Y=[y11y12],θ=[θ11θ12]
hθ(x)=θ0+θ1x,J(θ0,θ1)=12m∑i=1m(hθ(i)(x)−y(i))2h_\theta(x)=\theta_0+\theta_1x,J(\theta_0,\theta_1)=\frac {1}{2m}\sum_{i=1}^m(h_\theta^{(i)}(x)-y^{(i)})^2hθ(x)=θ0+θ1x,J(θ0,θ1)=2m1i=1∑m(hθ(i)(x)−y(i))2将X,Y,θ代入J(θ0,θ1)然后对θ0,θ1分别求偏导数,让将X,Y,\theta代入J(\theta_0,\theta_1)然后对\theta_0,\theta_1分别求偏导数,让将X,Y,θ代入J(θ0,θ1)然后对θ0,θ1分别求偏导数,让 δδθjJ(θ0,θ1)=0(j=0,1)\frac{\delta}{\delta\theta_j}J(\theta_0,\theta_1)=0(j=0,1)δθjδJ(θ0,θ1)=0(j=0,1)
再对两个等式相加,经过整理就会发现,XTXθ=XTy−−>θ=(XTX)−1XTy再对两个等式相加,经过整理就会发现,X^TX\theta=X^Ty-->\theta=(X^TX)^{-1}X^Ty再对两个等式相加,经过整理就会发现,XTXθ=XTy−−>θ=(XTX)−1XTy
可想而知,经过推广,m=n时,也可以得出XTXθ=XTy−−>θ=(XTX)−1XTy可想而知,经过推广,m=n时,也可以得出X^TX\theta=X^Ty-->\theta=(X^TX)^{-1}X^Ty可想而知,经过推广,m=n时,也可以得出XTXθ=XTy−−>θ=(XTX)−1XTy -
normal equation vs gradient descent
正规方程:一步到位,算法复杂度为 O(n3)O(n^3)O(n3) ,所以特征维度<10000时,使用normal equation。
梯度下降: 选择 α\alphaα 并调试它(很耗时间),多次迭代(很耗时间),特征参数很大时也ok。