修改为逻辑回归的代价函数：def compute_cost(X, y, w, b, lambda_=1): m = X.shape[0] y_hat = np.dot(X, w) + b cost = np.sum((y_hat - y) ** 2) / (2 * m) + lambda_ / (2 * m) * np.sum(w ** 2) return cost

逻辑回归的代价函数如下所示：

$$
J(w,b)=-\frac{1}{m}\sum_{i=1}^{m}\left[y^{(i)}\log\left(h_{w,b}(x^{(i)})\right)+\left(1-y^{(i)}\right)\log\left(1-h_{w,b}(x^{(i)})\right)\right]+\frac{\lambda}{2m}\sum_{j=1}^{n}w_j^2
$$

其中，$m$ 表示样本数量，$n$ 表示特征数量，$y^{(i)}$ 表示第 $i$ 个样本的标签，$h_{w,b}(x^{(i)})$ 是模型对第 $i$ 个样本的预测结果，$\lambda$ 是正则化超参数。

对应的 Python 代码如下：

def compute_cost(X, y, w, b, lambda_=1):
    m = X.shape[0]
    y_hat = sigmoid(np.dot(X, w) + b)
    cost = -np.sum(y * np.log(y_hat) + (1 - y) * np.log(1 - y_hat)) / m + lambda_ / (2 * m) * np.sum(w ** 2)
    return cost

其中，`sigmoid` 函数可以用以下代码实现：

def sigmoid(z):
    return 1 / (1 + np.exp(-z))

相关问题

简化并解释每行代码：X_train, y_train = load_data("data/ex2data2.txt") plot_data(X_train, y_train[:], pos_label="Accepted", neg_label="Rejected") plt.ylabel('Microchip Test 2') plt.xlabel('Microchip Test 1') plt.legend(loc="upper right") plt.show() mapped_X = map_feature(X_train[:, 0], X_train[:, 1]) def compute_cost_reg(X, y, w, b, lambda_=1): m = X.shape[0] cost = 0 f = sigmoid(np.dot(X, w) + b) reg = (lambda_/(2*m)) * np.sum(np.square(w)) cost = (1/m)np.sum(-ynp.log(f) - (1-y)*np.log(1-f)) + reg return cost def compute_gradient_reg(X, y, w, b, lambda_=1): m = X.shape[0] cost = 0 dw = np.zeros_like(w) f = sigmoid(np.dot(X, w) + b) err = (f - y) dw = (1/m)*np.dot(X.T, err) dw += (lambda_/m) * w db = (1/m) * np.sum(err) return db,dw X_mapped = map_feature(X_train[:, 0], X_train[:, 1]) np.random.seed(1) initial_w = np.random.rand(X_mapped.shape[1]) - 0.5 initial_b = 0.5 lambda_ = 0.5 dj_db, dj_dw = compute_gradient_reg(X_mapped, y_train, initial_w, initial_b, lambda_) np.random.seed(1) initial_w = np.random.rand(X_mapped.shape[1])-0.5 initial_b = 1. lambda_ = 0.01; iterations = 10000 alpha = 0.01 w,b, J_history,_ = gradient_descent(X_mapped, y_train, initial_w, initial_b, compute_cost_reg, compute_gradient_reg, alpha, iterations, lambda_) plot_decision_boundary(w, b, X_mapped, y_train) p = predict(X_mapped, w, b) print('Train Accuracy: %f'%(np.mean(p == y_train) * 100))

这段代码主要实现了一个二分类问题的训练和预测。下面是每一行代码的解释：

X_train, y_train = load_data("data/ex2data2.txt")

从文件中读取训练数据，将特征存储在X_train中，将标签存储在y_train中。

plot_data(X_train, y_train[:], pos_label="Accepted", neg_label="Rejected")
plt.ylabel('Microchip Test 2')
plt.xlabel('Microchip Test 1')
plt.legend(loc="upper right")
plt.show()

画出训练数据的散点图，其中Accepted为正例标签，Rejected为负例标签，横坐标为Microchip Test 1，纵坐标为Microchip Test 2。

mapped_X = map_feature(X_train[:, 0], X_train[:, 1])

将原始特征映射成更高维的特征，以便更好地拟合非线性决策边界。

def compute_cost_reg(X, y, w, b, lambda_=1):
    m = X.shape[0]
    cost = 0
    f = sigmoid(np.dot(X, w) + b)
    reg = (lambda_/(2*m)) * np.sum(np.square(w))
    cost = (1/m)np.sum(-ynp.log(f) - (1-y)*np.log(1-f)) + reg
    return cost

计算带正则化的逻辑回归代价函数，其中X为特征数据，y为标签，w为权重，b为偏置，lambda_为正则化参数。

def compute_gradient_reg(X, y, w, b, lambda_=1):
    m = X.shape[0]
    cost = 0
    dw = np.zeros_like(w)
    f = sigmoid(np.dot(X, w) + b)
    err = (f - y)
    dw = (1/m)*np.dot(X.T, err)
    dw += (lambda_/m) * w
    db = (1/m) * np.sum(err)
    return db,dw

计算带正则化的逻辑回归梯度，其中X为特征数据，y为标签，w为权重，b为偏置，lambda_为正则化参数。

X_mapped = map_feature(X_train[:, 0], X_train[:, 1])
np.random.seed(1)
initial_w = np.random.rand(X_mapped.shape[1]) - 0.5
initial_b = 0.5
lambda_ = 0.5
dj_db, dj_dw = compute_gradient_reg(X_mapped, y_train, initial_w, initial_b, lambda_)

将映射后的特征、权重、偏置和正则化参数传入梯度计算函数，计算出代价函数对权重和偏置的偏导数。

np.random.seed(1)
initial_w = np.random.rand(X_mapped.shape[1])-0.5
initial_b = 1.
lambda_ = 0.01; iterations = 10000; alpha = 0.01
w,b, J_history,_ = gradient_descent(X_mapped, y_train, initial_w, initial_b, compute_cost_reg, compute_gradient_reg, alpha, iterations, lambda_)

使用梯度下降算法对代价函数进行优化，得到最优的权重和偏置，lambda_为正则化参数，iterations为迭代次数，alpha为学习率。

plot_decision_boundary(w, b, X_mapped, y_train)

画出决策边界。

p = predict(X_mapped, w, b)
print('Train Accuracy: %f'%(np.mean(p == y_train) * 100))

使用训练好的模型进行预测，并计算训练精度。

解释每行代码：def gradient_descent(X, y, w_in, b_in, cost_function, gradient_function, alpha, num_iters, lambda_): m = len(X) J_history = [] w_history = [] for i in range(num_iters): dj_db, dj_dw = compute_gradient(X, y, w_in, b_in) w_in = w_in - alpha * dj_dw b_in = b_in - alpha * dj_db if i<100000: cost = compute_cost(X, y, w_in, b_in, lambda_) J_history.append(cost) if i% math.ceil(num_iters/10) == 0 or i == (num_iters-1): w_history.append(w_in) return w_in, b_in, J_history, w_history np.random.seed(1) intial_w = 0.01 * (np.random.rand(2).reshape(-1,1) - 0.5) initial_b = -8 iterations = 10000 alpha = 0.001 w,b, J_history,_ = gradient_descent(X_train ,y_train, initial_w, initial_b, compute_cost, compute_gradient, alpha, iterations, 0) plot_decision_boundary(w, b, X_train, y_train)

这段代码定义了一个梯度下降函数 gradient_descent，其输入参数包括训练数据 X、标签 y、权重 w_in、偏置 b_in、损失函数 cost_function、梯度函数 gradient_function、学习率 alpha、迭代次数 num_iters 和正则化参数 lambda_。函数的目的是通过梯度下降算法来优化模型的参数，使得模型的损失函数最小化。

在函数内部，首先获取训练数据的样本数量 m，并定义两个空列表 J_history 和 w_history 用于存储每次迭代后的损失函数值和权重值。然后使用循环进行迭代，其中每次迭代都会计算当前的梯度，并根据梯度和学习率更新权重和偏置。

在迭代过程中，如果当前迭代次数小于 100000，则计算当前的损失函数值并将其添加到 J_history 中。另外，每隔一定的迭代次数就将当前的权重值添加到 w_history 中。

最后，函数返回更新后的权重和偏置值以及 J_history 和 w_history。

接下来，代码使用 np.random.seed(1) 来设置随机种子，然后通过 np.random.rand(2).reshape(-1,1) - 0.5 来生成一个形状为 (2,1) 的随机数组，并将其乘以 0.01 再减去 0.5 得到 initial_w。同时，将 initial_b 设置为 -8，并将 iterations 和 alpha 分别设置为 10000 和 0.001。

最后，调用 gradient_descent 函数来训练模型，并使用 plot_decision_boundary 函数来绘制决策边界。