吴恩达机器学习——第二周学习笔记
多元线性回归（multivariate linear regression）
多元假设函数：hθ(x)=θ0+θ1X1+θ2X2+θ3X3+⋯+θnXn
h(x)可以表示为
其中：X0=1
多元梯度下降（Gradient Descent For Multiple Variables）
多元梯度下降和一元的形式相同，重复求解θj直至收敛。
我们可以通过让每个输入值在大致相同的范围内来加速梯度下降。这是因为θ在小范围内迅速下降，在大范围内缓慢下降，因此当变量非常不均匀时，θ将低效地振荡到最佳值。
想要加快到达最小值的方法就是我们可以修改输入变量的范围。
有两种技术可以帮助实现这一点：特征缩放和均值归一化。
特征放缩（feature scaling）
将特征取值约束到−1到+1的范围内，可以大于或者小于-1 ~ +1，但是也别太大或太小，只要与-1 ~ +1范围偏差不多就可以接受。
均值归一化（mean normalization）
μi为平均值，si为（max-min）
如：Xi代表房价，范围是(100,2000)，平均值为1000，则
.
梯度下降的缺点：
α过小：收敛很慢（到达最低点很慢）
α过大：可能会错过最低点
代码：
#均值归一化
data2 = (data2 - data2.mean()) / data2.std()
data2.head()
#梯度下降函数
def gradientDescent(X, y, theta, alpha, iters):
temp = np.matrix(np.zeros(theta.shape))
parameters = int(theta.ravel().shape[1])
cost = np.zeros(iters)
for i in range(iters):
errors = X*theta.T - y
for j in range(parameters):
term = np.multiply(errors, X[:,j])
temp[0,j] = theta[0,j] - alpha*(1/X.shape[0])*np.sum(term)
theta = temp
cost[i] = calculateCost(X, y, theta)
return theta, cost
data2.insert(0, 'Ones', 1)
cols = data2.shape[1]
X2 = data2.iloc[:,0:cols-1]
y2 = data2.iloc[:cols-1:cols]
X2 = np.matrix(X2.values)
y2 = np.matrix(y2.values)
theta2 = np.matrix(np.array([0,0,0]))
g2, cost2 = gradientDescent(X2, y2, theta2, alpha, iters)
calculateCost(X2, y2, g2)特征和多项式回归（Features and Polynomial Regression）
线性回归并不适用于所有数据，无法根据我们的已知信息拟合出符合逻辑的点。
所以有时我们需要使用曲线来表达我们的数据，
比如一个二次方模型： 
或者三次方模型：
多项式回归能够使用线性回归的方法来拟合非常复杂的函数，甚至是非线性函数。
如：x是房子的尺寸，y是房价，那么我们就无法用二次方程来拟合，因为房价是不会随着面积的增大而减少的，所以就可以采用三次方程来拟合。
如果我们采用多项式回归模型，在运行梯度下降算法前，特征缩放非常有必要。
正规方程（Normal Equation）
梯度下降是求解代价函数J的最小值，正规方程则是我们求解代价函数J的最小值的第二种方法。
正规方程不需要像梯度下降一样来迭代的求解，而是对θ求导，并令其一阶导等于0，来求解J的最小值。也不用进行特征放缩。
正规方程的公式：
如：
可表示为：
梯度下降和正规方程的比较：
| 梯度下降 | 正规方程 |
| 需要对α进行选择 | 不需要挑选α |
| 需要多次迭代 | 不需要多次迭代 |
 |
 （计算 ） |
| 当n很大时比较适用 | 当n很大时速度会慢（n>10000时） |
但正规方程中存在不可逆的情况，原因一般如下：
- 有冗余的特征值，即两特征值之间相关
- m<=n
代码：
def normalEquation(X, y):
theta = (X.T*X).I*X.T*y
return theta学习参考：吴恩达机器学习第二周