爆款云主机2核4G限时秒杀,88元/年起!
查看详情

活动

天翼云最新优惠活动,涵盖免费试用,产品折扣等,助您降本增效!
热门活动
  • 618智算钜惠季 爆款云主机2核4G限时秒杀,88元/年起!
  • 免费体验DeepSeek,上天翼云息壤 NEW 新老用户均可免费体验2500万Tokens,限时两周
  • 云上钜惠 HOT 爆款云主机全场特惠,更有万元锦鲤券等你来领!
  • 算力套餐 HOT 让算力触手可及
  • 天翼云脑AOne NEW 连接、保护、办公,All-in-One!
  • 中小企业应用上云专场 产品组合下单即享折上9折起,助力企业快速上云
  • 息壤高校钜惠活动 NEW 天翼云息壤杯高校AI大赛,数款产品享受线上订购超值特惠
  • 天翼云电脑专场 HOT 移动办公新选择,爆款4核8G畅享1年3.5折起,快来抢购!
  • 天翼云奖励推广计划 加入成为云推官,推荐新用户注册下单得现金奖励
免费活动
  • 免费试用中心 HOT 多款云产品免费试用,快来开启云上之旅
  • 天翼云用户体验官 NEW 您的洞察,重塑科技边界

智算服务

打造统一的产品能力,实现算网调度、训练推理、技术架构、资源管理一体化智算服务
智算云(DeepSeek专区)
科研助手
  • 算力商城
  • 应用商城
  • 开发机
  • 并行计算
算力互联调度平台
  • 应用市场
  • 算力市场
  • 算力调度推荐
一站式智算服务平台
  • 模型广场
  • 体验中心
  • 服务接入
智算一体机
  • 智算一体机
大模型
  • DeepSeek-R1-昇腾版(671B)
  • DeepSeek-R1-英伟达版(671B)
  • DeepSeek-V3-昇腾版(671B)
  • DeepSeek-R1-Distill-Llama-70B
  • DeepSeek-R1-Distill-Qwen-32B
  • Qwen2-72B-Instruct
  • StableDiffusion-V2.1
  • TeleChat-12B

应用商城

天翼云精选行业优秀合作伙伴及千余款商品,提供一站式云上应用服务
进入甄选商城进入云市场创新解决方案
办公协同
  • WPS云文档
  • 安全邮箱
  • EMM手机管家
  • 智能商业平台
财务管理
  • 工资条
  • 税务风控云
企业应用
  • 翼信息化运维服务
  • 翼视频云归档解决方案
工业能源
  • 智慧工厂_生产流程管理解决方案
  • 智慧工地
建站工具
  • SSL证书
  • 新域名服务
网络工具
  • 翼云加速
灾备迁移
  • 云管家2.0
  • 翼备份
资源管理
  • 全栈混合云敏捷版(软件)
  • 全栈混合云敏捷版(一体机)
行业应用
  • 翼电子教室
  • 翼智慧显示一体化解决方案

合作伙伴

天翼云携手合作伙伴,共创云上生态,合作共赢
天翼云生态合作中心
  • 天翼云生态合作中心
天翼云渠道合作伙伴
  • 天翼云代理渠道合作伙伴
天翼云服务合作伙伴
  • 天翼云集成商交付能力认证
天翼云应用合作伙伴
  • 天翼云云市场合作伙伴
  • 天翼云甄选商城合作伙伴
天翼云技术合作伙伴
  • 天翼云OpenAPI中心
  • 天翼云EasyCoding平台
天翼云培训认证
  • 天翼云学堂
  • 天翼云市场商学院
天翼云合作计划
  • 云汇计划
天翼云东升计划
  • 适配中心
  • 东升计划
  • 适配互认证

开发者

开发者相关功能入口汇聚
技术社区
  • 专栏文章
  • 互动问答
  • 技术视频
资源与工具
  • OpenAPI中心
开放能力
  • EasyCoding敏捷开发平台
培训与认证
  • 天翼云学堂
  • 天翼云认证
魔乐社区
  • 魔乐社区

支持与服务

为您提供全方位支持与服务,全流程技术保障,助您轻松上云,安全无忧
文档与工具
  • 文档中心
  • 新手上云
  • 自助服务
  • OpenAPI中心
定价
  • 价格计算器
  • 定价策略
基础服务
  • 售前咨询
  • 在线支持
  • 在线支持
  • 工单服务
  • 建议与反馈
  • 用户体验官
  • 服务保障
  • 客户公告
  • 会员中心
增值服务
  • 红心服务
  • 首保服务
  • 客户支持计划
  • 专家技术服务
  • 备案管家

了解天翼云

天翼云秉承央企使命,致力于成为数字经济主力军,投身科技强国伟大事业,为用户提供安全、普惠云服务
品牌介绍
  • 关于天翼云
  • 智算云
  • 天翼云4.0
  • 新闻资讯
  • 天翼云APP
基础设施
  • 全球基础设施
  • 信任中心
最佳实践
  • 精选案例
  • 超级探访
  • 云杂志
  • 分析师和白皮书
  • 天翼云·创新直播间
市场活动
  • 2025智能云生态大会
  • 2024智算云生态大会
  • 2023云生态大会
  • 2022云生态大会
  • 天翼云中国行
天翼云
  • 活动
  • 智算服务
  • 产品
  • 解决方案
  • 应用商城
  • 合作伙伴
  • 开发者
  • 支持与服务
  • 了解天翼云
      • 文档
      • 控制中心
      • 备案
      • 管理中心

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

      首页 知识中心 其他 文章详情页

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

      2024-11-06 07:12:59 阅读次数:31

      梯度

       

      1. 导包准备
      import numpy as np
      import pandas as pd
      import jdc
      import matplotlib.pyplot as plt
      import seaborn as sns #Visualization
      1. 算法

      梯度求导公式

      对应的梯度计算,a 代表学习率

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

      class MultivariateNetwork():
      def __init__(self, num_of_features=1, learning_rate=0.1):
      """
      This function creates a vector of zeros of shape (num_of_features, 1) for W and initializes w_0 to 0.

      Argument:
      num_of_features -- size of the W vector, i.e., the number of features, excluding the bias

      Returns:
      W -- initialized vector of shape (dim, 1)
      w_0 -- initialized scalar (corresponds to the bias)
      """
      # n is the number of features
      self.n = num_of_features
      # alpha is the learning rate
      self.alpha = learning_rate

      ### START YOUR CODE HERE ###
      # initialize self.W and self.w_0 to be 0's
      self.W = np.zeros((self.n, 1))
      self.w_0 = 0
      ### YOUR CODE ENDS ###
      assert (self.W.shape == (self.n, 1))
      assert (isinstance(self.w_0, float) or isinstance(self.w_0, int))

      def fit(self, X, Y, epochs=1000, print_loss=True):
      """
      This function implements the Gradient Descent Algorithm
      Arguments:
      X -- training data matrix: each column is a training example.
      The number of columns is equal to the number of training examples
      Y -- true "label" vector: shape (1, m)
      epochs --

      Return:
      params -- dictionary containing weights
      losses -- loss values of every 100 epochs
      grads -- dictionary containing dW and dw_0
      """
      losses = []

      for i in range(epochs):
      # Get the number of training examples
      m = X.shape[1]

      ### START YOUR CODE HERE ###
      # Calculate the hypothesis outputs Y_hat (≈ 1 line of code)
      # (n,m)@(m,1) = (n,m)
      # print(X.shape)
      # print(self.W.shape)


      Y_hat = X.T @ self.W + self.w_0
      Y = Y.reshape(-1,1)




      # Calculate loss (≈ 1 line of code)

      loss =( 1 / (2 * m) * (Y - Y_hat)*(Y - Y_hat)).sum().mean()

      # print(loss)
      # exit()
      # Calculate the gredients for W and w_0
      dW = 1 / m * (X @ (Y - Y_hat))

      # print(dW)
      dw_0 = np.sum(1 / m * (Y - Y_hat))

      # Weight updates
      self.W = self.W + self.alpha * dW
      self.w_0 = self.w_0 + self.alpha * dw_0
      ### YOUR CODE ENDS ###

      if ((i % 100) == 0):
      losses.append(loss)
      # Print the cost every 100 training examples
      if print_loss:
      print("Cost after iteration %i: %f" % (i, loss))

      params = {
      "W": self.W,
      "w_0": self.w_0
      }

      grads = {
      "dw":dW,
      "dw_0": dw_0
      }

      return params, grads, losses


      def predict(self, X):
      '''
      Predict the actual values using learned parameters (self.W, self.w_0)

      Arguments:
      X -- data of size (n x m)

      Returns:
      Y_prediction -- a numpy array (vector) containing all predictions for the examples in X
      '''
      m = X.shape[1]
      Y_prediction = np.zeros((1, m))

      # Compute the actual values
      ### START YOUR CODE HERE ###
      # (n,m)@(m,1) + b ===>(n,1)
      Y_prediction = X.T@self.W+self.w_0
      ### YOUR CODE ENDS ###

      return Y_prediction

      def normalize(self, matrix):
      '''
      matrix: the matrix that needs to be normalized. Note that each column represents a training example.
      The number of columns is the the number of training examples
      '''
      # (n,m)
      # Calculate mean for each feature
      # Pay attention to the value of axis = ?
      # set keepdims=True to avoid rank-1 array
      ### START YOUR CODE HERE ###
      # calculate mean (1 line of code)
      mean =np.mean(matrix,axis=0,keepdims=True)
      # calculate standard deviation (1 line of code)
      std = np.std(matrix,axis=0,keepdims=True)
      # normalize the matrix based on mean and std
      matrix = (matrix-mean)/std
      ### YOUR CODE ENDS ###
      return matrix

      训练代码

      def Run_Experiment(X_train, Y_train, X_test, Y_test, epochs=2000, learning_rate=0.5, print_loss=False):
      """
      Builds the multivariate linear regression model by calling the function you've implemented previously

      Arguments:
      X_train -- training set represented by a numpy array
      Y_train -- training labels represented by a numpy array (vector)
      X_test -- test set represented by a numpy array
      Y_test -- test labels represented by a numpy array (vector)
      epochs -- hyperparameter representing the number of iterations to optimize the parameters
      learning_rate -- hyperparameter representing the learning rate used in the update rule of optimize()
      print_loss -- Set to true to print the cost every 100 iterations

      Returns:
      d -- dictionary containing information about the model.
      """
      num_of_features = X_train.shape[0]
      model = MultivariateNetwork(num_of_features, learning_rate)

      ### START YOUR CODE HERE ###
      # Obtain the parameters, gredients, and losses by calling a model's method (≈ 1 line of code)
      # print(X_train)
      # exit()
      # print(X_train[:1])
      # X_train = model.normalize(matrix=X_train[:1])
      # print(X_train)
      # exit()


      parameters, grads, losses = model.fit(X_train,Y_train,epochs=epochs)

      # Predict test/train set examples (≈ 2 lines of code)
      Y_prediction_test =model.predict(X_test)
      Y_prediction_train = model.predict(X_train)
      ### YOUR CODE ENDS ###

      # Print train/test Errors
      print("train accuracy: {:.2f} %".format(abs(100 - np.mean(np.abs(Y_prediction_train - Y_train) / Y_train) * 100)))
      print("test accuracy: {:.2f} %".format(abs(100 - np.mean(np.abs(Y_prediction_test - Y_test) / Y_test) * 100)))

      np.set_printoptions(precision=2)
      W = parameters['W']
      w_0 = parameters['w_0']
      print("W: \n")
      print(W)
      print("w_0: {:.2f}".format(w_0))
      print(w_0)

      d = {"losses": losses,
      "Y_prediction_test": Y_prediction_test,
      "Y_prediction_train": Y_prediction_train,
      "W": W,
      "w_0": w_0,
      "learning_rate": learning_rate,
      "epochs": epochs}

      return d

      实战 ,拿个训练集试一下

      df = pd.read_csv('prj2data1.csv', header=None)
      X_train = df[[0, 1]].values.T
      Y_train = df[2].values.reshape(-1, 1).T


      df_test = pd.read_csv('prj2data1_test.csv', header=None)
      X_test = df_test[[0, 1]].values.T
      Y_test = df_test[2].values.reshape(-1, 1).T
      d = Run_Experiment(X_train, Y_train, X_test, Y_test, epochs = 2000, learning_rate = 0.01, print_loss = True)

      # Plot learning curve (with costs)
      losses = np.squeeze(d['losses'])
      plt.plot(losses)
      plt.ylabel('loss')
      plt.xlabel('epochs (per hundreds)')
      plt.title("Learning rate =" + str(d["learning_rate"]))
      plt.show()

      之后会的到损失显示,对应参数的显示,以及损失曲线

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

      不对标签进行标准化,结果

      • 发现有些特征差异太大,在进行求导时,会导致梯度爆炸
      # Prepare Train/Test data
      df = pd.read_csv('encoded_insurance.csv', header=None, skiprows=1)

      train_test_ratio = 0.7
      range_train = int(len(df) * train_test_ratio)
      X_train = df.iloc[:range_train, :-1]
      Y_train = df.iloc[:range_train, -1]
      X_test = df.iloc[range_train:, :-1]
      Y_test = df.iloc[range_train:, -1]

      X_train = X_train.values.T
      Y_train = Y_train.values.reshape(1, -1)
      X_test = X_test.values.T
      Y_test = Y_test.values.reshape(1, -1)
      d = Run_Experiment(X_train, Y_train, X_test, Y_test, epochs = 1000, learning_rate = 0.01, print_loss = True)
      # Plot learning curve (with costs)
      losses = np.squeeze(d['losses'])
      plt.plot(losses)
      plt.ylabel('loss')
      plt.xlabel('epochs (per hundreds)')
      plt.title("Learning rate =" + str(d["learning_rate"]))
      plt.show()

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

      对数据进行标准化

      model2 = MultivariateNetwork()
      # print(X_train[0].shape)
      X_train[0] = model2.normalize(X_train[0])
      X_train[1] = model2.normalize(X_train[1])
      X_test[0] = model2.normalize(X_test[0])
      X_test[1] = model2.normalize(X_test[1])


      # print(X_train)
      d = Run_Experiment(X_train, Y_train, X_test, Y_test, epochs = 1000, learning_rate = 0.01, print_loss = True)
      # Plot learning curve (with costs)
      losses = np.squeeze(d['losses'])
      plt.plot(losses)
      plt.ylabel('loss')
      plt.xlabel('epochs (per hundreds)')
      plt.title("Learning rate =" + str(d["learning_rate"]))
      plt.show()

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

       

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

      发现效果不是很好,考虑对价格(因变量)进行分析

      fig= plt.figure(figsize=(12,4))

      ax=fig.add_subplot(111)
      sns.distplot(df.iloc[:, -1],bins=50,color='r',ax=ax)
      ax.set_title('Distribution of insurance charges')

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

      • 让我们分析因变量的特征。 由此可见,因变量“电荷”是不正常的。 然而,正态性在统计学和线性回归中非常重要。
      fig= plt.figure(figsize=(12,4))

      ax=fig.add_subplot(111)
      #Pay attention to the log
      sns.distplot(np.log(df.iloc[:,-1]),bins=40,color='b',ax=ax)
      ax.set_title('Distribution of insurance charges in $log$ sacle')
      ax.set_xscale('log');

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

      因此对标签进行对数变换

      ### START YOUR CODE HERE ###
      #Normalize dependent variable using logarithm transformation
      Y_train = np.log(1+Y_train)
      Y_test = np.log(1+Y_test)
      ### YOUR CODE ENDS ###

      d = Run_Experiment(X_train, Y_train, X_test, Y_test, epochs = 1000, learning_rate = 0.01, print_loss = True)
      # Plot learning curve (with costs)
      losses = np.squeeze(d['losses'])
      plt.plot(losses)
      plt.ylabel('loss')
      plt.xlabel('epochs (per hundreds)')
      plt.title("Learning rate =" + str(d["learning_rate"]))
      plt.show()

      深度学习实战——numpy手写梯度下降法对价格进行预测

      • 训练得分,测试得分明显改善
      版权声明:本文内容来自第三方投稿或授权转载,原文地址:https://blog.51cto.com/u_13859040/5814607,作者:qq5b42bed9cc7e9,版权归原作者所有。本网站转在其作品的目的在于传递更多信息,不拥有版权,亦不承担相应法律责任。如因作品内容、版权等问题需要同本网站联系,请发邮件至ctyunbbs@chinatelecom.cn沟通。

      上一篇:深度学习从入门到精通——感知损失

      下一篇:深度学习从入门到精通之——线代范数

      相关文章

      2025-04-18 08:02:02

      传统CV算法——边缘检测算法综述

      边缘是不同区域的分界线,是周围(局部)灰度值有显著变化的像素点的集合,有幅值与方向两个属性。这个不是绝对的定义,主要记住边缘是局部特征,以及周围灰度值显著变化产生边缘。

      2025-04-18 08:02:02
      图像 , 梯度 , 检测 , 算子 , 边缘
      2025-04-01 10:28:07

      传统CV算法——边缘算子与图像金字塔算法介绍

      Sobel算子是一种用于边缘检测的图像梯度算子,它通过计算图像亮度的空间梯度来突出显示图像中的边缘。Sobel算子主要识别图像中亮度变化快的区域,这些区域通常对应于边缘。

      2025-04-01 10:28:07
      图像 , 梯度 , 检测 , 算子 , 边缘 , 金字塔
      2025-03-05 09:19:11

      BP神经网络理论

      神经网络包括生物神经网络和人工神经网络。

      2025-03-05 09:19:11
      函数 , 梯度 , 神经网络 , 节点
      2025-01-06 08:37:58

      传统CV算法——边缘检测算法Canny算法实战

      Canny 边缘检测算法是一种广泛使用的边缘检测技术,由 John F. Canny 在 1986 年提出。它被认为是最优的边缘检测算法之一,因其在检测边缘时具有较好的准确性和低噪声敏感性。Canny 算法的主要目标是识别图像中的边缘,并提供精确的边缘定位。

      2025-01-06 08:37:58
      像素 , 梯度 , 检测 , 算法 , 边缘 , 阈值
      2024-12-18 08:34:13

      计算机萌新的成长历程12——函数

      计算机萌新的成长历程12——函数

      2024-12-18 08:34:13
      代码 , 函数 , 对应 , 计算机
      2024-12-11 06:19:22

      深度学习基础案例2--从0到1构建CNN卷积神经网络(以识别CIFR10为例)

      深度学习基础案例2--从0到1构建CNN卷积神经网络(以识别CIFR10为例)

      2024-12-11 06:19:22
      卷积 , 梯度 , 模型 , 训练
      2024-11-14 08:54:10

      PyTorch基础

      pytorch里面处理的最基本的操作对象就是tensor,tensor是张量的英文,表示的是一个多维的矩阵,比如零维就是一个点,一维就是向量,二维就是一般的矩阵,多维就相当于一个多维的数组,这和numpy是对应的,而且pytorch的tensor可以和numpy的ndarray相互转换,唯一不同的是pytorch可以在GPU上运行,而numpy的ndarray只能在CPU上运行。

      2024-11-14 08:54:10
      梯度
      2024-11-06 07:16:52

      OpenCV从入门到精通——边缘检测算法Canny

      OpenCV从入门到精通——边缘检测算法Canny

      2024-11-06 07:16:52
      梯度 , 算子 , 边缘
      2024-10-22 06:27:48

      人工智能基础 - 反向传播

      误差反向传播(Back-propagation, BP)算法的出现是神经网络发展的重大突破,也是现在众多深度学习训练方法的基础。该方法会计算神经网络中损失函数对各参数的梯度,配合优化方法更新参数,降低损失函数。

      2024-10-22 06:27:48
      梯度
      查看更多
      推荐标签

      作者介绍

      天翼云小翼
      天翼云用户

      文章

      33561

      阅读量

      5248741

      查看更多

      最新文章

      BP神经网络理论

      2025-03-05 09:19:11

      PyTorch基础

      2024-11-14 08:54:10

      人工智能基础 - 反向传播

      2024-10-22 06:27:48

      查看更多

      热门文章

      人工智能基础 - 反向传播

      2024-10-22 06:27:48

      PyTorch基础

      2024-11-14 08:54:10

      BP神经网络理论

      2025-03-05 09:19:11

      查看更多

      热门标签

      linux java python javascript 数组 前端 docker Linux vue 函数 shell git 节点 容器 示例
      查看更多

      相关产品

      弹性云主机

      随时自助获取、弹性伸缩的云服务器资源

      天翼云电脑(公众版)

      便捷、安全、高效的云电脑服务

      对象存储

      高品质、低成本的云上存储服务

      云硬盘

      为云上计算资源提供持久性块存储

      查看更多

      随机文章

      人工智能基础 - 反向传播

      PyTorch基础

      BP神经网络理论

      • 7*24小时售后
      • 无忧退款
      • 免费备案
      • 专家服务
      售前咨询热线
      400-810-9889转1
      关注天翼云
      • 旗舰店
      • 天翼云APP
      • 天翼云微信公众号
      服务与支持
      • 备案中心
      • 售前咨询
      • 智能客服
      • 自助服务
      • 工单管理
      • 客户公告
      • 涉诈举报
      账户管理
      • 管理中心
      • 订单管理
      • 余额管理
      • 发票管理
      • 充值汇款
      • 续费管理
      快速入口
      • 天翼云旗舰店
      • 文档中心
      • 最新活动
      • 免费试用
      • 信任中心
      • 天翼云学堂
      云网生态
      • 甄选商城
      • 渠道合作
      • 云市场合作
      了解天翼云
      • 关于天翼云
      • 天翼云APP
      • 服务案例
      • 新闻资讯
      • 联系我们
      热门产品
      • 云电脑
      • 弹性云主机
      • 云电脑政企版
      • 天翼云手机
      • 云数据库
      • 对象存储
      • 云硬盘
      • Web应用防火墙
      • 服务器安全卫士
      • CDN加速
      热门推荐
      • 云服务备份
      • 边缘安全加速平台
      • 全站加速
      • 安全加速
      • 云服务器
      • 云主机
      • 智能边缘云
      • 应用编排服务
      • 微服务引擎
      • 共享流量包
      更多推荐
      • web应用防火墙
      • 密钥管理
      • 等保咨询
      • 安全专区
      • 应用运维管理
      • 云日志服务
      • 文档数据库服务
      • 云搜索服务
      • 数据湖探索
      • 数据仓库服务
      友情链接
      • 中国电信集团
      • 189邮箱
      • 天翼企业云盘
      • 天翼云盘
      ©2025 天翼云科技有限公司版权所有 增值电信业务经营许可证A2.B1.B2-20090001
      公司地址:北京市东城区青龙胡同甲1号、3号2幢2层205-32室
      • 用户协议
      • 隐私政策
      • 个人信息保护
      • 法律声明
      备案 京公网安备11010802043424号 京ICP备 2021034386号