当前位置: 首页 > news >正文

梯度下降法、模拟训练、拟合二次曲线、最小二乘法、MSELoss、拟合:f(x)=ax^2+bx+c

本文目标:

f(x)=a*x^2+b*x+c

以这个公式为例,设计一个算法,用梯度下降法来模拟训练过程,最终得出参数a,b,c

原理介绍

目标函数:h_{\theta}(x) = a^{2}+bx+c

损失函数:Loss=\frac{1}{2m}\sum_{1}^{m}(h_{\theta}(x^{i})-y^{i})^2,就是mse

损失函数展开:Loss=\frac{1}{2m}\sum_{1}^{m}((ax^{i})^{2}+bx^i+c-y^{i})^2

损失函数对a,b,c求导数:

{L_{a}}^{'}=\frac{1}{m}\sum_{1}^{m}(ax^2+bx+c-y)*x^2

{L_{b}}^{'}=\frac{1}{m}\sum_{1}^{m}(ax^2+bx+c-y)*x

{L_{c}}^{'}=\frac{1}{m}\sum_{1}^{m}(ax^2+bx+c-y)

导数就是梯度,也就是目标参数与当前参数的差异,这个差异需要用梯度下降法更新

\Delta a{L_{a}}^{'}   \Delta b={L_{b}}^{'}     \Delta c={L_{c}}^{'}

a = a - lr*\Delta a

b = b - lr*\Delta b

c = c - lr*\Delta c

重复上面的过程,参数就可以更新了,然后可以看看新参数的效果,也就是损失有没有降低

具体流程

  1. 预设模型的表达式为:f(x)=a*x^2+b*x+c,也就是二次函数。同时随机初始化模型参数a,b,c。如果是其他函数如f(x)=ax^3+bx^2+cx,就无法在本版本适用(修改求导方式后才可用)。即本模型需要提前知道模型的表达式。
  2. 通过不断喂入(x_input,y_true),得出y_{out} = ax_{input}^{2}+bx_{input}+c.而y_out与y_true之间具有差异。
  3. 将差异封装成一个loss函数,并分别对a,b,c进行求导。得到a,b,c的梯度\Delta a\Delta b\Delta c
  4. \Delta a\Delta b\Delta c和原始的参数a,b,c和学习率作为输入,用梯度下降法来对a,b,c参数进行更新.
  5. 重复2,3,4过程。直到训练结束或者loss降低到较小值

python实现

  # 初始化a,b,c为:-11/6 , -395/3,-2400  目标a,b,c为:(2,-4,3)

class QuadraticFunc():def drew(self,w,name="show"):a,b,c = wx1 = np.array(range(-80,80))y1 = a*x1*x1 + b*x1 + cy2 = 2*x1*x1 - 4*x1 + 3plt.clf()plt.plot(x1, y1)plt.plot(x1, y2)plt.scatter(x1, y1, c='r')# set colorplt.xlim((-50,50))plt.ylim((-500,500))plt.xlabel('X Axis')plt.ylabel('Y Axis')if name == "first":plt.pause(3)else:plt.pause(0.01)plt.ioff()#计算lossdef cal_loss(self,y_out,y_true):# return np.dot((y_out - y_true),(y_out - y_true)) * 0.5return np.mean((y_out - y_true)**2)#计算梯度  def cal_grad(self,x,y_out,y_true):# x(batch),y_out(batch),y_true(batch)a_grad = (y_out-y_true)*x**2 #b_grad = (y_out-y_true)*xc_grad = (y_out-y_true)return np.array([np.mean(a_grad),np.mean(b_grad),np.mean(c_grad)])        #梯度下降法更新参数def update_theta(self,step,w,grad):new_w = w - step*gradreturn new_wdef run(self):feed_x = np.array(range(-400,400))/400feed_y = 2*feed_x*feed_x - 4*feed_x + 3step = 0.5base_lr = 0.5lr = base_lr# 初始化参数a,b,c = -11/6 , -395/3,-2400#-1,10,26w = np.array([a,b,c])self.drew(w,"first")epochs = 100for epoch in range(epochs):# 每隔10轮 降低一半的学习率lr = base_lr/(2**(int((epoch+1)/10)))for i in range(len(feed_x)):x_input = feed_x[i]y_true = feed_y[i]y_out = w[0]*x_input*x_input +w[1]*x_input + w[2]#计算lossloss = self.cal_loss(y_out,y_true)#计算梯度grad = self.cal_grad(x_input,y_out,y_true)#更新参数,梯度下降w = self.update_theta(lr,w,grad)# self.drew(w)grad = np.round(grad,2)loss = np.round(loss,2)w = np.round(w,2)print("train times is:",epoch,"  grad is:",grad,"   loss is:","%.4f"%loss, "  w is:",w,"\n")self.drew(w)if loss<1e-5:print("train finish:",w)breakdef run_batch(self):feed_x = np.array(range(-400,400))/400feed_y = 2*feed_x*feed_x - 4*feed_x + 3x_y = [[feed_x[i],feed_y[i]] for i in range(len(feed_x))]base_lr = 0.5lr = base_lr# 初始化参数a,b,c = -11/6 , -395/3,-2400#-1,10,26w = np.array([a,b,c])self.drew(w,"first")batch_size = 16data_len = len(x_y)//batch_sizeepochs = 100for epoch in range(epochs):random.shuffle(x_y)# 每隔10轮 降低一半的学习率lr = base_lr/(2**(int((epoch+1)/10)))print("epoch,lr:",epoch,lr)for i in range(data_len):x_y_list = x_y[i*batch_size:(i+1)*batch_size]x_y_np = np.array(x_y_list)x_input = x_y_np[:,0]y_true = x_y_np[:,1]y_out = w[0]*x_input*x_input +w[1]*x_input + w[2]#计算lossloss = self.cal_loss(y_out,y_true)#计算梯度grad = self.cal_grad(x_input,y_out,y_true)#更新参数,梯度下降w = self.update_theta(lr,w,grad)grad = np.round(grad,2)loss = np.round(loss,2)w = np.round(w,2)print("train times is:",epoch,"  grad is:",grad,"   loss is:","%.4f"%loss, "  w is:",w,"\n")self.drew(w)if loss<1e-5:print("train finish:",w)# breaktime.sleep(0.1)if __name__ == "__main__":qf = QuadraticFunc()qf.run()

相关文章:

梯度下降法、模拟训练、拟合二次曲线、最小二乘法、MSELoss、拟合:f(x)=ax^2+bx+c

本文目标&#xff1a; 以这个公式为例&#xff0c;设计一个算法&#xff0c;用梯度下降法来模拟训练过程&#xff0c;最终得出参数a,b,c 原理介绍 目标函数&#xff1a; 损失函数&#xff1a;&#xff0c;就是mse 损失函数展开&#xff1a; 损失函数对a,b,c求导数: 导数就是梯度…...

Web3.0投票如何做到公平公正且不泄露个人隐私

在当前的数字时代&#xff0c;社交平台举办投票活动已成为了一种普遍现象。然而&#xff0c;随之而来的是一些隐私和安全方面的顾虑&#xff0c;特别是关于个人信息泄露和电话骚扰的问题。期望建立一个既公平公正又能保护个人隐私的投票系统。Web3.0的出现为实现这一目标提供了…...

灰度图像的自动阈值分割

第一种&#xff1a;Otsu &#xff08;大津法&#xff09; 一、基于cv2的API调用 1、代码实现 直接给出相关代码&#xff1a; import cv2 import matplotlib.pylab as pltpath r"D:\Desktop\00aa\1.png" img cv2.imread(path, 0)def main2():ret, thresh1 cv2.…...

利用Maven获取jar包

我有一个习惯&#xff0c;就是程序不在线依赖网络的任何包。以前用C#时候虽然用Nuget找包&#xff0c;但是添加引用后又马上把Nuget引用删了&#xff0c;再把Nuget下载的dll拷贝到工程再引用dll。 这样做的好处是&#xff1a; 1.别人得到程序代码可以直接编译&#xff0c;不用…...

将vue组件发布成npm包

文章目录 前言一、环境准备1.首先最基本的需要安装nodejs&#xff0c;版本推荐 v10 以上&#xff0c;因为需要安装vue-cli2.安装vue-cli 二、初始化项目1.构建项目2.开发组件/加入组件3. 修改配置文件 三、调试1、执行打包命令2、发布本地连接包3、测试项目 四、发布使用1、注册…...

江科大STM32 中

目录 6、TIM&#xff08;Timer&#xff09;定时器基本定时器通用定时器高级定时器示例程序&#xff08;定时器定时中断&定时器外部时钟&#xff09;TIM输出比较示例程序&#xff08;PWM驱动LED呼吸灯&PWM驱动舵机&PWM驱动直流电机&#xff09;TIM输入捕获示例程序&…...

vue+draggable+el-upload上传图片拖拽重排方法

vuedraggableel-upload上传图片拖拽重排方法 1.html <el-row><el-col><el-form-item label"添加视频/图片" prop"device_id"><div class"image-upload"><draggable v-model"fileList" update"dataDr…...

微信的新版canvas绘制的图案发生变形和偏移的问题

一,现象 this.context.beginPath(); this.context.moveTo(10, 10); this.context.lineTo(10, 100); this.context.lineTo(100, 100); this.context.lineTo(100, 10); this.context.lineTo(10, 10); this.context.stroke();本来绘制的是正方形,结果绘制出来是个矩形,边的宽度也…...

[ACM学习] 进制转换

进制的本质 本质是每一位的数位上的数字乘上这一位的权重 将任意进制转换为十进制 原来还很疑惑为什么从高位开始&#xff0c;原来从高位开始的&#xff0c;可以被滚动地乘很多遍。 将十进制转换为任意进制...

redis + 拦截器 :防止数据重复提交

1.项目用到,不是核心 我们干系统开发,不免要考虑一个点&#xff0c;数据的重复提交。 我想我们之前如果要校验数据重复提交要求&#xff0c;会怎么干?会在业务层&#xff0c;对数据库操作&#xff0c;查询数据是否存在,存在就禁止插入数据; 但是吧,我们每次crud操作都会连接…...

如何进行H.265视频播放器EasyPlayer.js的中性化设置?

H5无插件流媒体播放器EasyPlayer属于一款高效、精炼、稳定且免费的流媒体播放器&#xff0c;可支持多种流媒体协议播放&#xff0c;可支持H.264与H.265编码格式&#xff0c;性能稳定、播放流畅&#xff0c;能支持WebSocket-FLV、HTTP-FLV&#xff0c;HLS&#xff08;m3u8&#…...

Ubuntu22.04安装4090显卡驱动

1、安装完Ubuntu系统&#xff0c;打完所有补丁后再进行后续操作 2、下载系统所需要的版本的NV显卡驱动&#xff0c;本次由于使用CUDA12.1&#xff0c;故选用的驱动版本为NVIDIA-Linux-x86_64-530.41.03.run 3、卸载NV驱动&#xff08;只是保险起见&#xff0c;并不是一定会卸…...

YOLOv8优化策略:注意力涨点系列篇 | 一种轻量级的加强通道信息和空间信息提取能力的MLCA注意力

🚀🚀🚀本文改进:一种轻量级的加强通道信息和空间信息提取能力 MLCA注意力 🚀🚀🚀在YOLOv8中如何使用 1)作为注意力机制使用;2)与c2f结合使用; 🚀🚀🚀YOLOv8改进专栏:http://t.csdnimg.cn/hGhVK 学姐带你学习YOLOv8,从入门到创新,轻轻松松搞定科研…...

【新书推荐】2.5节 有符号整数和无符号整数

本节内容&#xff1a;整数的编码规则。 ■数据的编码规则&#xff1a;计算机的二进制数对于计算机本身而言仅仅表示0和1。人们按照不同的编码规则赋予二进制数不同的含义。整数的编码规则分为有符号整数和无符号整数。 ■数据的存储规则&#xff1a;x86计算机以字节为单位&…...

RT-Thread: 串口操作、增加串口、串口函数

说明&#xff1a;本文记录RT-Thread添加串口的步骤和串口的使用。 1.新增串口 官方链接&#xff1a;https://www.rt-thread.org/document/site/rtthread-studio/drivers/uart/v4.0.2/rtthread-studio-uart-v4.0.2/ 新增串口只需要在 board.h 文件中定义相关串口的宏定…...

自然语言处理的新突破:如何推动语音助手和机器翻译的进步

一、语音助手方面的进展 语音助手作为人机交互的重要入口之一,其性能的提升离不开自然语言处理技术的进步。基于深度学习的语音识别和语义理解技术,使得语音助手可以更准确地分析用户意图,提供个性化服务。 语音识别精度的持续提高 语音识别是语音助手的基础。随着深度神经网…...

vue3 + jeecgBoot 获取项目IP地址

封装的useGlobSetting 函数 引入并使用 import { useGlobSetting } from //hooks/setting;const glob useGlobSetting();console.log(glob.uploadUrl) //http://192.168.105.57:7900/bs-axfd...

Java Server-Sent Events通信

Server-Sent Events特点与优势 后端可以向前端发送信息&#xff0c;类似于websocket&#xff0c;但是websocket是双向通信&#xff0c;但是sse为单向通信&#xff0c;服务器只能向客户端发送文本信息&#xff0c;效率比websocket高。 单向通信&#xff1a;SSE只支持服务器到客…...

[蓝桥杯]真题讲解:冶炼金属(暴力+二分)

蓝桥杯真题视频讲解&#xff1a;冶炼金属&#xff08;暴力做法与二分做法&#xff09; 一、视频讲解二、暴力代码三、正解代码 一、视频讲解 视频讲解 二、暴力代码 //暴力代码 #include<bits/stdc.h> #define endl \n #define deb(x) cout << #x << &qu…...

Fastbee开源物联网项目RoadMap

架构优化 代码简化业务&协议解耦关键组件支持横向拓展网络协议支持横向拓展&#xff0c;包括&#xff1a;mqtt broker,tcp,coap,udp,sip等协议插件化编码脚本化业务代码模版化消息总线 功能优化 网关/子网关&#xff1a;上线&#xff0c;绑定&#xff0c;拓扑&#xff0…...

Linux文件管理技术实践

shell shell的种类(了解) shell是用于和Linux内核进行交互的一个程序&#xff0c;他的功能和window系统下的cmd是一样的。而且shell的种类也有很多常见的有c shell、bash shell、Korn shell等等。而本文就是使用Linux最常见的bash shell对Linux常见指令展开探讨。 内置shell…...

Python如何按指定列的空值删除行?

目录 1、按指定列的空值删除行2、滑动窗口按指定列的值填充最前面的缺失值 1、按指定列的空值删除行 数据准备&#xff1a; df pd.DataFrame({C1: [1, 2, 3, 4], C2: [A, np.NaN, C, D], C3: [V1, V2, V3, np.NaN]}) print(df.to_string()) C1 C2 C3 0 1 A V1 1 …...

【云原生】Docker的镜像创建

目录 1&#xff0e;基于现有镜像创建 &#xff08;1&#xff09;首先启动一个镜像&#xff0c;在容器里做修改 ​编辑&#xff08;2&#xff09;然后将修改后的容器提交为新的镜像&#xff0c;需要使用该容器的 ID 号创建新镜像 实验 2&#xff0e;基于本地模板创建 3&am…...

大语言模型推理提速:TensorRT-LLM 高性能推理实践

作者&#xff1a;顾静 TensorRT-LLM 如何提升 LLM 模型推理效率 大型语言模型&#xff08;Large language models,LLM&#xff09;是基于大量数据进行预训练的超大型深度学习模型。底层转换器是一组神经网络&#xff0c;这些神经网络由具有 self-attention 的编码器和解码器组…...

全面理解“张量”概念

1. 多重视角看“张量” 张量&#xff08;Tensor&#xff09;是一个多维数组的概念&#xff0c;在不同的学科领域中有不同的应用和解释&#xff1a; 物理学中的张量&#xff1a; 在物理学中&#xff0c;张量是一个几何对象&#xff0c;用来表示在不同坐标系下变换具有特定规律的…...

MacOS X 安装免费的 LaTex 环境

最近把工作终端一步步迁移到Mac上来了&#xff0c;搭了个 Latex的环境&#xff0c;跟windows上一样好用。 首先&#xff0c;如果是 intel 芯片的 macOS&#xff0c;那么可以使用组合1&#xff0c; 如果是 M1、M2 或 M3 芯片或者 intel 芯片的 Mac book&#xff0c;则应该使用…...

深入Amazon S3:实战指南

Amazon S3(Simple Storage Service)是AWS(Amazon Web Services)提供的一项强大的云存储服务,广泛用于存储和检索各种类型的数据。本篇实战指南将深入介绍如何在实际项目中充分利用Amazon S3的功能,包括存储桶的创建、对象的管理、权限控制、版本控制、日志记录等方面的实…...

Ansible自动化运维(三)Playbook 模式详解

&#x1f468;‍&#x1f393;博主简介 &#x1f3c5;云计算领域优质创作者   &#x1f3c5;华为云开发者社区专家博主   &#x1f3c5;阿里云开发者社区专家博主 &#x1f48a;交流社区&#xff1a;运维交流社区 欢迎大家的加入&#xff01; &#x1f40b; 希望大家多多支…...

LCS板子加逆向搜索

LCS 题面翻译 题目描述&#xff1a; 给定一个字符串 s s s 和一个字符串 t t t &#xff0c;输出 s s s 和 t t t 的最长公共子序列。 输入格式&#xff1a; 两行&#xff0c;第一行输入 s s s &#xff0c;第二行输入 t t t 。 输出格式&#xff1a; 输出 s s s…...

不同知识表示方法与知识图谱

目录 前言1 一阶谓词逻辑1.1 简介1.2 优势1.3 局限性 2 产生式规则2.1 简介2.2 优势2.3 局限性 3 框架系统3.1 简介3.2 优势3.3 局限性 4 描述逻辑4.1 简介4.2 优势4.3 局限性 5 语义网络5.1 简介5.2 优势5.3 局限性 结语 前言 知识表示是人工智能领域中至关重要的一环&#x…...