scala语言,用 Newton-Raphson算法实现逻辑回归

时间: 2024-05-14 15:14:14 浏览: 8
以下是使用Scala语言实现逻辑回归的Newton-Raphson算法的示例代码: ``` import breeze.linalg.{DenseMatrix, DenseVector} import breeze.numerics.{exp, log} import scala.annotation.tailrec object LogisticRegression { /** * Compute the sigmoid function * * @param z input value * @return sigmoid value */ def sigmoid(z: Double): Double = { 1.0 / (1.0 + exp(-z)) } /** * Compute the gradient of the log-likelihood function * * @param X design matrix * @param y target variable * @param weights current weights * @return gradient vector */ def gradient(X: DenseMatrix[Double], y: DenseVector[Double], weights: DenseVector[Double]): DenseVector[Double] = { val activation = sigmoid(X * weights) X.t * (activation - y) } /** * Compute the Hessian matrix of the log-likelihood function * * @param X design matrix * @param weights current weights * @return Hessian matrix */ def hessian(X: DenseMatrix[Double], weights: DenseVector[Double]): DenseMatrix[Double] = { val activation = sigmoid(X * weights) val diagonal = activation *:* (1.0 - activation) X.t * (X(::, *) * diagonal) } /** * Compute the log-likelihood function * * @param X design matrix * @param y target variable * @param weights current weights * @return log-likelihood value */ def logLikelihood(X: DenseMatrix[Double], y: DenseVector[Double], weights: DenseVector[Double]): Double = { val activation = sigmoid(X * weights) val epsilon = 1e-16 val clippedActivation = activation.map(a => math.max(a, epsilon)).map(a => math.min(a, 1.0 - epsilon)) val logActivation = log(clippedActivation) val logOneMinusActivation = log(1.0 - clippedActivation) val logLikelihood = y.t * logActivation + (1.0 - y).t * logOneMinusActivation -logLikelihood } /** * Train a logistic regression model using Newton-Raphson algorithm * * @param X design matrix * @param y target variable * @param maxIterations maximum number of iterations * @param tolerance convergence tolerance * @return weights vector */ def train(X: DenseMatrix[Double], y: DenseVector[Double], maxIterations: Int = 100, tolerance: Double = 1e-6): DenseVector[Double] = { val numFeatures = X.cols val weights = DenseVector.zeros[Double](numFeatures) @tailrec def loop(iteration: Int): DenseVector[Double] = { val grad = gradient(X, y, weights) val hess = hessian(X, weights) val delta = hess \ grad weights -= delta val llh = logLikelihood(X, y, weights) val improvement = llh - logLikelihood(X, y, weights + delta) if (iteration >= maxIterations || improvement < tolerance) { weights } else { loop(iteration + 1) } } loop(0) } } ``` 该示例代码定义了sigmoid函数、梯度函数、Hessian矩阵函数、对数似然函数和训练函数。在训练函数中,使用了尾递归进行迭代,直到满足最大迭代次数或收敛容差的条件为止。最终,训练函数返回权重向量作为模型的输出。

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