机器学习基石第九讲：linear regression

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机器学习基石第十讲介绍线性回归问题（linear regression problem），从这一讲开始课程介绍具体的机器学习算法。后面的大部分内容，博主已经学过，所以笔记可能会简略。

Linear Regression Problem

借助信用卡发放的问题来介绍线性回归，不过这一次不再是分类，而是要让算法根据客户信息给出信用额度。算法为每一个特征赋予一个权重，然后直接计算加权值，以此得到信用额度。

将训练数据集标注在坐标系中，如下图，每一个数据点用一个圈圈来表示（这里为了可视化只列举了x是一维和二维的情况，现实中的x多是高维的），线性回归算法要做的就是找到一条线或者一个超平面能够尽可能好（图中的红色线段长度之和越小越好）的拟合训练数据集。

这里用到的误差度量是平方误差：

本小节测试：

Logistic Regression Error

采用矩阵的方式计算 Ein(w) ：

Ein(w) 是一个连续可微凸函数，所以现在要做的是找到一个 wLIN 使得 ∇Ein(wLIN)=0 。

因为博主前面已经学习了Andrew Ng的Machine Learning，所以推导过程省略。总结起来，线性回归算法要做的事情如下图：

本小节测试：

Gradient of Logisitc Regression Error

线性回归不像前面的PLA一样通过迭代得到最后的hypothesis，更像是通过分析的方法，直接通过公式得到了参数w。线性回归仍属于机器学习算法，因为它做了下面几个工作：

• 对 Ein 进行优化，找到其最小值
• 使 Eout≈Ein
• 迭代的过程在pseudo-inverse内部完成

下面我们来讨论一下 Ein¯¯¯¯¯ 和 Eout¯¯¯¯¯¯ 的物理意义。

下图给出了 Ein¯¯¯¯¯ 和 Eout¯¯¯¯¯¯ 随N的变化情况。

本小节测试：

Gradient Descent

下面比较一下线性回归和线性分类。

尝试使用线性回归来实现线性分类，观察err的变化：

上图得到了一个结论： err0/1≤errsqr 。

本小节测试：