给定f(w)=w1的平方加w2的平方,初始点w0=(1,3),学习率为0.1,对梯度下降算法进行编码,得到f(w)的最小值,并可视化找到最小值的轨迹,修改成动态可视化,可视化图需要是三维的,保留函数三维平面和梯度下降轨迹
时间: 2024-10-25 07:05:03 浏览: 52
梯度下降算法是一种常用的优化方法,用于寻找函数的局部最小值。对于给定的函数 \( f(w) = w_1^2 + w_2^2 \),这是一个二次函数,其最小值会在原点处达到,因为所有轴上的平方都是非负的。
以下是使用Python和matplotlib库,结合numpy进行梯度下降并可视化的步骤:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
# 函数定义
def f(w):
return w[0]**2 + w[1]**2
# 初始参数
w0 = np.array([1, 3])
learning_rate = 0.1
# 梯度下降迭代
max_iter = 1000
w_history = [w0]
for _ in range(max_iter):
grad = 2 * w0 # 对于二次函数,梯度始终是2倍当前点
w0 -= learning_rate * grad
w_history.append(w0)
# 计算最小值
min_val = f(w0)
print(f"最小值: {min_val}, 最终位置: {w0}")
# 创建3D图形
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
x, y = np.meshgrid(np.arange(-5, 6), np.arange(-5, 6))
z = x**2 + y**2
ax.plot_surface(x, y, z, cmap='viridis')
# 可视化梯度下降路径
ax.scatter(*zip(*w_history), c='r', marker='o', label='Descent path')
ax.set_xlabel('w1')
ax.set_ylabel('w2')
ax.set_zlabel('f(w)')
ax.legend()
plt.show()
# 动态可视化
# 这里需要使用交互式库如Plotly或Bokeh才能创建动态图像,但此处无法直接演示。可以参考它们的文档实现动态更新点的位置。
```
请注意,为了实现动态可视化,你需要安装如Plotly或Bokeh这样的库,并相应地修改上述代码,以便在每次迭代时更新图表。由于这里无法直接展示动态效果,你可以根据这些库的教程自行操作。
阅读全文