【机器学习】吴恩达课程2-单变量线性回归

一、单变量线性回归

 1. 模型描述

监督学习的流程 & 单变量线性回归函数

代价函数：，其中 m 表示训练样本的数量

公式为预测值与实际值的差，平方为最小二乘法和最佳平方/函数逼近。

目标：最小化代价函数，即

2. 只考虑一个参数 

为方便分析，先取为0并改变的值

 3. 参数  都考虑

 将三维图平面化：等高线的中心对应最小的代价函数

二、梯度下降

1. 算法思路

• 指定   和  的初始值
• 不断改变  和  的值，使  不断减小
• 得到一个最小值或局部最小值时停止

2. 梯度

函数中某一点(x, y)的梯度代表函数在该点变化最快的方向（选用不同的点开始可能达到另一个局部最小值）

关于α：选择太小，会导致每次移动的步幅都很小，最终需要很多步才能最终收敛；
             选择太大，会导致每次移动的步幅过大，可能会越过最小值，无法收敛甚至会发散；

实现原理：偏导表示的是斜率，斜率在最低点左边为负，最低点右边为正。 减去一个负数则向右移动，减去一个正数则向左移动。在移动过程中，偏导值会不断变小，进而移动的步幅也不断变小，最后不断收敛直到到达最低点。在最低点处偏导值为0，不再移动。

2.3 线性回归的梯度下降 / Batch梯度下降

最小化线性回归中的平方损失函数。

 同时更新：

提示：

凸函数（convex function）：只要一个全局最优

批量梯度下降：每次梯度下降使用所有的训练样本