吴恩达深度学习笔记(8)-重点-梯度下降法(Gradient Descent)

梯度下降法(Gradient Descent)(重点)

梯度下降法可以做什么?

在你测试集上,通过最小化代价函数(成本函数) J(w,b) 来训练的参数w和b ,

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如图,在第二行给出和之前一样的逻辑回归算法的代价函数(成本函数)(上一篇文章已讲过)

梯度下降法的形象化说明

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在这个图中,横轴表示你的空间参数w 和 b ,在实践中,w可以是更高的维度,但是为了更好地绘图,我们定义 w 和b,都是单一实数,代价函数(成本函数)J(w,b)是在水平轴w和b上的曲面,因此曲面的高度就是 J(w,b)在某一点的函数值。我们所做的就是找到使得代价函数(成本函数)J(w,b)函数值是最小值,对应的参数w 和b 。

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如图,代价函数(成本函数) J(w,b) 是一个凸函数(convex function),像一个大碗一样。

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如图,这就与刚才的图有些相反,因为它是非凸的并且有很多不同的局部最小值。由于逻辑回归的代价函数(成本函数) J(w,b) 特性,我们必须定义代价函数(成本函数) J(w,b) 为凸函数。 初始化w和b ,

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可以用如图那个小红点来初始化参数w和b ,也可以采用随机初始化的方法,对于逻辑回归几乎所有的初始化方法都有效,因为函数是凸函数,无论在哪里初始化,应该达到同一点或大致相同的点。

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我们以如图的小红点的坐标来初始化参数w和 b。

朝最陡的下坡方向走一步,不断地迭代

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我们朝最陡的下坡方向走一步,如图,走到了如图中第二个小红点处。

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我们可能停在这里也有可能继续朝最陡的下坡方向再走一步,如图,经过两次迭代走到第三个小红点处。

直到走到全局最优解或者接近全局最优解的地方

通过以上的三个步骤我们可以找到全局最优解,也就是代价函数(成本函数) 这个凸函数的最小值点。

梯度下降法的细节化说明(仅有一个参数)

(这是一个二维的,较好理解些)

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假定代价函数(成本函数)J(w)只有一个参数w,即用一维曲线代替多维曲线,这样可以更好画出图像。
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迭代就是不断重复做如图的公式:

: 表示更新参数, a 表示学习率(learning rate),用来控制步长(step),即向下走一步的长度

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就是函数J(w)对 w求导(derivative),在代码中我们会使用dw表示这个结果

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对于导数更加形象化的理解就是斜率(slope),如图该点的导数就是这个点相切于J(w)的小三角形的高除宽。假设我们以如图点为初始化点,该点处的斜率的符号是正的,即

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所以接下来会向左走一步。

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整个梯度下降法的迭代过程就是不断地向左走,直至逼近最小值点。
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假设我们以如图点为初始化点,该点处的斜率的符号是负的,即

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所以接下来会向右走一步。

在这里插入图片描述
整个梯度下降法的迭代过程就是不断地向右走,即朝着最小值点方向走。

梯度下降法的细节化说明(两个参数)

逻辑回归的代价函数(成本函数)J(w,b) 是含有两个参数的。

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δ表示求偏导符号,可以读作round,

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就是函数J(w,b)对w求偏导,在代码中我们会使用dw表示这个结果。
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就是函数J(w,b)对b求偏导,在代码中我们会使用 db表示这个结果,

小写字母d 用在求导数(derivative),即函数只有一个参数, 偏导数符号 δ 用在求偏导(partial derivative),即函数含有两个以上的参数。

这篇文章中会用到求导和偏导的相关知识,如果不懂的话,可能要去补习下知识咯!

不过不用担心,下一篇文章就是会讲到这些知识点,可以看下一篇的讲解了解!

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