机器学习的学习之路 - Linear Regression

本文分享了一位学习者两次学习Andrew Ng的机器学习课程的经历,从最初的一知半解到深入理解的过程,并提供了使用Matlab、Python及scikit-learn进行实践的经验总结。

  “机器学习”是人工智能的一部分,学了一段时间,有过停顿和弯路,最近重头拾起来,感觉比第一遍明白了一些,所以做个记录。

  最开始是学习Coursera上Andrew Ng的课程,完成里面的作业遇到不少难题,当时为了赶进度着急学完,遇到难题在网上找了不少答案,现在想起来真是一知半解。

  Coursera,包括Udacity,Edx,上面的类似的课程很多,当时的想法是都学一遍,可以更牢固些。后来的结果证明不用学那么多,学了一个就要弄明白。类似的课程也没必要学太多,除非是进阶的。学通一门课程,然后得做多练习,比如Kaggle上的竞赛。现在是个容易焦虑的时代,对于有求知欲望的人,更容易引起“知识焦虑”,但是学了很多,如果不实际应用,这种焦虑不会减轻,还会在在学习 - 焦虑的循环上。

  第一次学Andrew Ng的课程的同时,也学了Coursera上的Matlab和Python的课程,讲的都非常好。Coursera上还有一个系列的华盛顿大学的机器学习课程,学了一段时间,没坚持下去,他们讲的是GraphLab,不是开源的,所以应用的可能性也不大。

  现在是第二次学Andrew Ng的课程,作业重新自己用Matlab做了一遍,听第二次课,感觉容易了很多,作业也好做了很多。因为学过一遍,不着急往下走,就用Python(numpy)把作业重写一遍,再用scikit-learn重写一遍。用scikit-learn重写的原因是想在学完多变量线性回归后做Kaggle上的House Prices题,里面有三个教程,其中一个用到scikit-learn,所以找个了教程,先学了一遍scikit-learn,再用它完成作业,最后再做Kaggle上的竞赛题目。

  知乎上有很多机器学习的指南,好像其中一个提到一个印度人写的,觉得挺实用,里面要学的东西也不是很多,我开始是按这个来的,链接在这儿。scikit-learn有一个视频的教程,youtube上的,看不了,但是其按照其代码可以很容易地学下去。

  用Python完成作业,可以重头写,或者把作为的Matlab的作业翻译成Python,这里有个Matlab和Python的函数对照表,很实用。

  用numpy时,可能遇到的问题:

  写computeCost(X,y,theta)和gradientDescent(X,y,theta,alpha,num_iters)函数时,用到y的计算,要把y reshape一下:y.reshape(m,1),要不然会出现维数不一致的错误。

  用sciket时,可以参照其源码06_linear_regression,要把数据文件加一行标题:population,profit。

  pd.read_csv这行,要把 index_col=0去掉。

  sns.pairplot这行,由于只有一个feature,可以用lmplot实现,更简洁些。

  numpy完成作业时,可以得到和matlab同样的结果。sciket时的结果会不同,因为它用到了train和test的split,numpy和matlab没用到,numpy和matlab用的是gradientDescent的循环。


<think>首先,用户的问题是关于机器学习中的线性回归模型。用户问:“ml-regression-simple-linear是否能处理多元线性回归系数?” 用户指的是一个特定的模型或库,叫做“ml-regression-simple-linear”,但从上下文看,这可能是一个误解或打字错误。 回顾引用: - 引用[1]:讨论多元线性回归(multivariable linear regression)。 - 引用[2]:提到简单线性回归(Simple Linear Regression)和性能指标如R-squared。 - 引用[3]:也讨论多元线性回归,包括特征选择和多项式回归。 用户的问题中提到了“ml-regression-simple-linear”,这听起来像是来自scikit-learn库中的一个类。在scikit-learn中,线性回归模型是通过`sklearn.linear_model.LinearRegression`实现的,这个模型可以处理多元线性回归。 具体来说: - 简单线性回归(simple linear regression)处理一个自变量(特征)和一个因变量。 - 多元线性回归(multiple linear regression)处理多个自变量和一个因变量。 在scikit-learn中,`LinearRegression`类可以处理多个特征,因此它支持多元线性回归。用户提到的“ml-regression-simple-linear”可能是一个误解;或许用户指的是`sklearn.linear_model.LinearRegression`,或者是一个特定的函数。 从引用[2]中,我们看到代码使用了`from sklearn.metrics import r2_score`和`regressor.predict(X_test)`,这表明使用了scikit-learn的回归模型。 所以,关键点是:scikit-learnLinearRegression模型可以处理多元线性回归系数。 现在,基于系统指令: - 我必须使用中文回答。 - 行内数学表达式用$...$,例如 $y = \beta_0 + \beta_1 x_1 + \beta_2 x_2 + \epsilon$。 - 独立公式用$$...$$,单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 生成相关问题。 - 引用末尾添加引用标识。 - 回答结构清晰,逐步解决问题。 组织回答: 1. **澄清问题**:解释“ml-regression-simple-linear”可能指的是scikit-learnLinearRegression模型。 2. **直接回答**:是的,它可以处理多元线性回归系数。 3. **解释原因**:描述多元线性回归模型和LinearRegression的实现。 4. **提供数学背景**:使用数学表达式展示多元线性回归公式。 5. **引用支持**:基于提供的引用,引用[1]和[3]讨论了多元线性回归。 6. **生成相关问题**:在末尾添加相关问题。 回答结构: - 开头:直接回答问题。 - 主体:解释多元线性回归模型,使用数学公式。 - 结尾:确认模型能力。 - 然后:添加相关问题。 确保LaTeX正确: - 行内:$y = \beta_0 + \beta_1 x_1 + \beta_2 x_2$ - 独立: $$ y = \beta_0 + \beta_1 x_1 + \beta_2 x_2 + \epsilon $$ 生成相关问题:基于主题,如: - 多元线性回归的假设是什么? - 如何解释多元线性回归的系数? - scikit-learn中如何使用LinearRegression模型? 引用末尾添加标识:[^1], [^2], [^3] 基于引用内容。 最后,确认回答可靠:基于标准机器学习知识。 </think>基于您的查询和提供的引用,我将逐步解释“ml-regression-simple-linear”是否能处理多元线性回归系数。首先澄清关键概念: - **简单线性回归(Simple Linear Regression)**:处理一个自变量(特征)和一个因变量,模型形式为 $y = \beta_0 + \beta_1 x$,其中 $\beta_0$ 是截距,$\beta_1$ 是斜率系数。 - **多元线性回归(Multivariable Linear Regression)**:处理多个自变量(特征)和一个因变量,模型形式为: $$ y = \beta_0 + \beta_1 x_1 + \beta_2 x_2 + \cdots + \beta_n x_n + \epsilon $$ 其中 $\beta_0, \beta_1, \ldots, \beta_n$ 是回归系数,$\epsilon$ 是误差项[^1][^3]。 ### 回答您的核心问题 **是的,“ml-regression-simple-linear”通常可以处理多元线性回归系数。** 具体说明如下: 1. **模型名称澄清**: - “ml-regression-simple-linear”听起来像是指 scikit-learn(Python 机器学习库)中的 `LinearRegression` 类(通常在代码中导入为 `from sklearn.linear_model import LinearRegression`)。 - 虽然名称包含 “simple”,但 scikit-learn 的实现支持多元回归。在训练时,如果输入特征矩阵 $X$ 有多个列(即多个特征),模型会自动估计多元回归系数 $\beta_0, \beta_1, \ldots, \beta_n$[^2][^3]。 2. **技术细节**: - scikit-learn 的 `LinearRegression` 使用梯度下降或正规方程(normal equation)求解多元系数,目标是最小化代价函数(cost function): $$ J(\beta) = \frac{1}{2m} \sum_{i=1}^{m} (h_\beta(x^{(i)}) - y^{(i)})^2 $$ 其中 $m$ 是样本数,$h_\beta(x)$ 是假设函数,对应多元模型[^1]。 - 在代码中(如引用[2]所示),当使用 `regressor.predict(X_test)` 时,`X_test` 可以包含多个特征列,模型会输出基于多元系数的预测值。 3. **验证示例**: - 假设您有数据集包含两个特征 $x_1$ 和 $x_2$,模型训练后会返回系数 $\beta_0$(截距)、$\beta_1$(对应 $x_1$)、$\beta_2$(对应 $x_2$)。 -scikit-learn 中,系数可通过 `model.coef_` 属性获取,例如: ```python from sklearn.linear_model import LinearRegression model = LinearRegression() model.fit(X_train, y_train) # X_train 有多个特征列 print(model.coef_) # 输出多元系数数组,例如 [β1, β2, ...] ``` 这证明它能处理多元场景[^2][^3]。 4. **限制与注意**: - 如果模型名称严格指代“一元线性回归”(只一个特征),则不能处理多元系数。但在实践中,库的实现通常是通用的。 - 多元回归需满足假设(如线性、独立同分布误差),否则系数估计可能不准确[^1][^3]。 总之,基于 scikit-learn 的标准实现,“ml-regression-simple-linear” 能有效处理多元线性回归系数。更多细节可参考官方文档或引用资源[^1][^2][^3]。
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