吴恩达 coursera ML 第五课总结+作业答案
前言
学以致用,以学促用,通过笔记总结,巩固学习成果,复习新学的概念。
目录
文章目录
- 前言
- 目录
- 正文
- 模型引入
- 决策边界
- 误差函数
- 多分类问题
- 作业答案
正文
本节学习内容主要为逻辑回归-分类。
模型引入
问题引入,收到一封邮件后,电脑如何自动判断将其归类为垃圾邮件,节约我们看邮件的时间。
例子,根据肿瘤尺寸对癌症的良性和恶性进行分类,假设计算的值》=0.5,则认为肿瘤是恶性的。
因为,我们想要0<y(x)<1,因此,我们选择了sigmoid函数作为映射函数,它的函数图像如图所示。
对于理论输出结果的解释,多少概率是这个结果。
决策边界
逻辑回归模型详解,对应于y=1时的原始x值,以及中间输出值z的大小。
决策边界,即是分类超平面,是模型空间里正负两类的分界线。
分类便捷不一定是条直线,对于非线性问题它也可能是一条曲线。
误差函数
为了选择一个合适的参数,我们需要一个合适的误差函数,而且这个误差函数是凸函数。
直观演示逻辑回归函数的误差函数1。
直观演示逻辑回归函数的误差函数2。
误差函数组合,最终形式。
## 梯度下降的实现流程
这个程序的优化算法
多分类问题
多分类的分类边界
多分类问题的实现方式,通过n个单分类器。
作业答案
ex2.m
%% Machine Learning Online Class - Exercise 2: Logistic Regression
%
% Instructions
% ------------
%
% This file contains code that helps you get started on the logistic
% regression exercise. You will need to complete the following functions
% in this exericse:
%
% sigmoid.m
% costFunction.m
% predict.m
% costFunctionReg.m
%
% For this exercise, you will not need to change any code in this file,
% or any other files other than those mentioned above.
%%% Initialization
clear ; close all; clc%% Load Data
% The first two columns contains the exam scores and the third column
% contains the label.data = load('ex2data1.txt');
X = data(:, [1, 2]); y = data(:, 3);%% ==================== Part 1: Plotting ====================
% We start the exercise by first plotting the data to understand the
% the problem we are working with.fprintf(['Plotting data with + indicating (y = 1) examples and o ' ...'indicating (y = 0) examples.\n']);plotData(X, y);% Put some labels
hold on;
% Labels and Legend
xlabel('Exam 1 score')
ylabel('Exam 2 score')% Specified in plot order
legend('Admitted', 'Not admitted')
hold off;fprintf('\nProgram paused. Press enter to continue.\n');
pause;%% ============ Part 2: Compute Cost and Gradient ============
% In this part of the exercise, you will implement the cost and gradient
% for logistic regression. You neeed to complete the code in
% costFunction.m% Setup the data matrix appropriately, and add ones for the intercept term
[m, n] = size(X);% Add intercept term to x and X_test
X = [ones(m, 1) X];% Initialize fitting parameters
initial_theta = zeros(n + 1, 1);% Compute and display initial cost and gradient
[cost, grad] = costFunction(initial_theta, X, y);fprintf('Cost at initial theta (zeros): %f\n', cost);
fprintf('Expected cost (approx): 0.693\n');
fprintf('Gradient at initial theta (zeros): \n');
fprintf(' %f \n', grad);
fprintf('Expected gradients (approx):\n -0.1000\n -12.0092\n -11.2628\n');% Compute and display cost and gradient with non-zero theta
test_theta = [-24; 0.2; 0.2];
[cost, grad] = costFunction(test_theta, X, y);fprintf('\nCost at test theta: %f\n', cost);
fprintf('Expected cost (approx): 0.218\n');
fprintf('Gradient at test theta: \n');
fprintf(' %f \n', grad);
fprintf('Expected gradients (approx):\n 0.043\n 2.566\n 2.647\n');fprintf('\nProgram paused. Press enter to continue.\n');
pause;%% ============= Part 3: Optimizing using fminunc =============
% In this exercise, you will use a built-in function (fminunc) to find the
% optimal parameters theta.% Set options for fminunc
options = optimset('GradObj', 'on', 'MaxIter', 400);% Run fminunc to obtain the optimal theta
% This function will return theta and the cost
[theta, cost] = ...fminunc(@(t)(costFunction(t, X, y)), initial_theta, options);% Print theta to screen
fprintf('Cost at theta found by fminunc: %f\n', cost);
fprintf('Expected cost (approx): 0.203\n');
fprintf('theta: \n');
fprintf(' %f \n', theta);
fprintf('Expected theta (approx):\n');
fprintf(' -25.161\n 0.206\n 0.201\n');% Plot Boundary
plotDecisionBoundary(theta, X, y);% Put some labels
hold on;
% Labels and Legend
xlabel('Exam 1 score')
ylabel('Exam 2 score')% Specified in plot order
legend('Admitted', 'Not admitted')
hold off;fprintf('\nProgram paused. Press enter to continue.\n');
pause;%% ============== Part 4: Predict and Accuracies ==============
% After learning the parameters, you'll like to use it to predict the outcomes
% on unseen data. In this part, you will use the logistic regression model
% to predict the probability that a student with score 45 on exam 1 and
% score 85 on exam 2 will be admitted.
%
% Furthermore, you will compute the training and test set accuracies of
% our model.
%
% Your task is to complete the code in predict.m% Predict probability for a student with score 45 on exam 1
% and score 85 on exam 2 prob = sigmoid([1 45 85] * theta);
fprintf(['For a student with scores 45 and 85, we predict an admission ' ...'probability of %f\n'], prob);
fprintf('Expected value: 0.775 +/- 0.002\n\n');% Compute accuracy on our training set
p = predict(theta, X);fprintf('Train Accuracy: %f\n', mean(double(p == y)) * 100);
fprintf('Expected accuracy (approx): 89.0\n');
fprintf('\n');
sigmoid.m
function g = sigmoid(z)
%SIGMOID Compute sigmoid function
% g = SIGMOID(z) computes the sigmoid of z.% You need to return the following variables correctly
g = zeros(size(z));% ====================== YOUR CODE HERE ======================
% Instructions: Compute the sigmoid of each value of z (z can be a matrix,
% vector or scalar).
g=1./(1+exp(-z));% =============================================================end
costfunction.m
function [J, grad] = costFunction(theta, X, y)
%COSTFUNCTION Compute cost and gradient for logistic regression
% J = COSTFUNCTION(theta, X, y) computes the cost of using theta as the
% parameter for logistic regression and the gradient of the cost
% w.r.t. to the parameters.% Initialize some useful values
m = length(y); % number of training examples% You need to return the following variables correctly
J = 0;
grad = zeros(size(theta));% ====================== YOUR CODE HERE ======================
% Instructions: Compute the cost of a particular choice of theta.
% You should set J to the cost.
% Compute the partial derivatives and set grad to the partial
% derivatives of the cost w.r.t. each parameter in theta
%
% Note: grad should have the same dimensions as theta
%
error=0;
for i=1:m
error=error-y(i)*log(sigmoid(X(i,:)*theta))-(1-y(i))*log(1-sigmoid(X(i,:)*theta));
end
J=error/m;
for j=1:length(theta)factor=0;for i=1:mfactor=factor+(sigmoid(X(i,:)*theta)-y(i))*X(i,j);endgrad(j)=factor/m;
end% =============================================================end
predict.m
function p = predict(theta, X)
%PREDICT Predict whether the label is 0 or 1 using learned logistic
%regression parameters theta
% p = PREDICT(theta, X) computes the predictions for X using a
% threshold at 0.5 (i.e., if sigmoid(theta'*x) >= 0.5, predict 1)m = size(X, 1); % Number of training examples% You need to return the following variables correctly
p = zeros(m, 1);% ====================== YOUR CODE HERE ======================
% Instructions: Complete the following code to make predictions using
% your learned logistic regression parameters.
% You should set p to a vector of 0's and 1's
%p= sigmoid(X*theta)>0.5;
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