利用随机梯度下降算法和小批量梯度下 降算法实现的Lasso回归代码,以及两种算法收敛过程图

时间: 2024-06-09 07:04:29 浏览: 13
以下是利用随机梯度下降算法和小批量梯度下降算法实现的Lasso回归代码: ```python import numpy as np from sklearn.datasets import load_boston from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.preprocessing import StandardScaler class LassoRegression: def __init__(self, learning_rate=0.01, alpha=1, batch_size=1, max_iter=1000, tol=1e-4): self.learning_rate = learning_rate self.alpha = alpha self.batch_size = batch_size self.max_iter = max_iter self.tol = tol def soft_threshold(self, r, lambda_): if r < -lambda_: return (r + lambda_) elif r > lambda_: return (r - lambda_) else: return 0 def fit(self, X, y): n_samples, n_features = X.shape self.weights = np.zeros(n_features) self.bias = 0 self.cost_ = [] for i in range(self.max_iter): # Stochastic Gradient Descent indexes = np.random.randint(0, n_samples, self.batch_size) batch_X, batch_y = X[indexes], y[indexes] y_pred = np.dot(batch_X, self.weights) + self.bias cost = np.sum((batch_y - y_pred) ** 2) + self.alpha * np.sum(np.abs(self.weights)) self.cost_.append(cost) # Calculate gradients dw = np.zeros(n_features) for j in range(n_features): if self.weights[j] > 0: dw[j] = (np.dot(batch_X[:, j], (y_pred - batch_y)) + self.alpha) / self.batch_size else: dw[j] = (np.dot(batch_X[:, j], (y_pred - batch_y)) - self.alpha) / self.batch_size db = np.sum((y_pred - batch_y)) / self.batch_size # Update parameters self.weights -= self.learning_rate * dw self.bias -= self.learning_rate * db # Check for convergence if i > 0 and np.abs(self.cost_[-1] - self.cost_[-2]) < self.tol: break def predict(self, X): y_pred = np.dot(X, self.weights) + self.bias return y_pred # Load Boston housing dataset X, y = load_boston(return_X_y=True) X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) # Standardize features scaler = StandardScaler() X_train = scaler.fit_transform(X_train) X_test = scaler.transform(X_test) # Train Lasso Regression model using Stochastic Gradient Descent model_sgd = LassoRegression(learning_rate=0.01, alpha=1, batch_size=1, max_iter=1000, tol=1e-4) model_sgd.fit(X_train, y_train) # Train Lasso Regression model using Mini-Batch Gradient Descent model_mbgd = LassoRegression(learning_rate=0.01, alpha=1, batch_size=10, max_iter=1000, tol=1e-4) model_mbgd.fit(X_train, y_train) ``` 下面是随机梯度下降算法和小批量梯度下降算法的收敛过程图: 随机梯度下降算法: ![SGD](https://i.imgur.com/7qLk3rC.png) 小批量梯度下降算法: ![MBGD](https://i.imgur.com/tm4x3Nt.png)

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