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  • ML学习七——正则化

    7-1 过拟合问题

    我们仍然以房价为例下面是

     分类问题中也存在类似的问题

    如何解决过拟合的问题?

    绘制出假设模型图像再选择合适的多项式阶次,但是绘制假设模型曲线可以作为多项式阶次的一种方法,但这种并不是总是有用的,

    在我们解决学习问题的过程中,我们遇到的许多的变量,并且这不仅仅是选择多项式阶次的问题,如果我们的变量很多数据训练数据非常少,就会出现过度拟合的问题

    一般的我们有两个解决的办法

    1. 尽量减少选取变量的数量,具体上我们可以人工检查变量清单,并以此决定哪个变量更为重要,哪些特征变量应该保留,哪些应该舍弃,也可以模型选择算法,这种算法可以自动选择,哪些特征变量应该保留,哪些应该舍弃

    2. 正则化:我们将保留所有的特征变量,但是减少量级或者参数 θ的大小

    7-2 代价函数

    正则化是怎样的运行的?

    首先写出相应的代价函数,希望你可以在下面多做一些练习,现在有一些直观的例子,我们还是之前的例子

     我们不妨在函数中假如惩罚项,使得 θ3 θ4 都非常小,这就意味着下面的是我们的优化目标或者说是优化问题,我们要最小化其均方误差代价函数

    现在我们对上图的函数进行 一些修改,如图所示,这里的1000 只是随便比较大的数,这个函数的目的是想要得到的 θ3 θ4 都趋于0,就像我们去掉了过拟合化中的 θ3 θ4,那么过拟合中的函数就相当于二次函数,最后拟合我们的数据,实际上是一个二次函数加上了一些非常小的项,如下图所示

    在这个特定的例子中,我们看到了加入惩罚,增大两个参数所带来的效果,总的来说,这就是正则化背后的思想

    这种思想就是,如果我们的参数值较小,意味着一个更简单的假设模型,一般来说这些参数数值越小,我们得到的函数就会越平滑也就越简单,也就是说不容易出现过拟合的情景

    现在让我们看一个具体的例子

    我们要做的就是对代价函数(线性回归的代价函数)来缩小所有的参数,因为我们不知道该选那些参数来缩小,于是我们将修改代价函数在后面添加一个新的项

    如图所示,当我在式子后面加一个额外的正则化项,来缩小每个参数的值(这就是加这个项的作用),如图所示我们并没有对θ进行缩小,这是一种约定俗成的,实际上你是否加上θ对结果的影响都不大

    写下正则化的代价函数

     

     他可以应用到逻辑回归和线性回归中

     7-3 线性回归正则化

    对于线性回归我们以前推导了两种算法,一种基于梯度下降另一种基于正规方程,这一节我们将这两种算法推广到正则化线性回归中去

     

     最后可以整合成:

     这个数比一略小:

     

     7-4 逻辑回归的正则化

    这节课我们会改进我们之前学过的两种逻辑回归的算法

    以下是逻辑回归的代价函数

     

    这个和之前的可能很像,但是他们的假设函数不同

     

     

     未完待续。。。。。。

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