弹性网回归算法是线性回归问题的一种正则化算法,它结合了L1正则化与L2正则化两种方法。它的目标函数为min F(w)=1/m||Xw-y||^2+rλ|w|+(1-r)λ||w||^2;其中,λ>=0是正则化因子。0<=r<=1是弹性系数。请用坐标下降算法来优化感知器算法中的目标函数。写出过程和代码
时间: 2023-06-19 12:04:26 浏览: 179
由于感知器算法是二分类问题,目标函数可以表示为:
F(w) = sum(max(0, -y_i * w^T*x_i))
其中,y_i是第i个样本的标签,x_i是第i个样本的特征向量,w是模型参数,max(0, -y_i * w^T*x_i)是hinge loss。
为了使用弹性网回归算法,我们需要将目标函数进行改造:
F(w) = sum(max(0, -y_i * w^T*x_i)) + r*lambda*||w||_1 + (1-r)*lambda*||w||_2^2
其中,||w||_1表示w的L1范数,||w||_2表示w的L2范数。
坐标下降算法是一种迭代优化算法,每次只更新其中一个维度的参数。在弹性网回归中,我们可以先更新L2正则化的部分,再更新L1正则化的部分。具体步骤如下:
1. 初始化参数w
2. 重复以下步骤直到收敛:
1. 对于第j个维度,计算其梯度g_j
2. 更新L2正则化的部分:w_j = w_j - eta*(g_j + (1-r)*2*lambda*w_j)
3. 更新L1正则化的部分:w_j = sign(w_j)*max(0, abs(w_j) - r*lambda*eta)
其中,eta是学习率。
下面是Python代码实现:
```python
import numpy as np
from sklearn.datasets import make_classification
class ElasticNet():
def __init__(self, lambda_, alpha, max_iter=1000, tol=1e-4):
self.lambda_ = lambda_
self.alpha = alpha
self.max_iter = max_iter
self.tol = tol
def fit(self, X, y):
n_samples, n_features = X.shape
self.w = np.zeros(n_features)
for _ in range(self.max_iter):
for j in range(n_features):
# compute gradient
grad = self._gradient(X, y, j)
# update L2 regularization part
self.w[j] -= self._l2_reg(grad)
# update L1 regularization part
self.w[j] = self._soft_threshold(self.w[j])
# check for convergence
if np.linalg.norm(self._gradient(X, y)) < self.tol:
break
def predict(self, X):
return np.sign(np.dot(X, self.w))
def _gradient(self, X, y, j=None):
if j is not None:
# compute gradient for j-th feature
return (-1 * y * X[:, j] * (y * np.dot(X, self.w) < 1)).mean() + (1-self.alpha)*2*self.lambda_*self.w[j]
else:
# compute gradient for all features
return (-1 * y * X.T * (y * np.dot(X, self.w) < 1)).mean(axis=1) + (1-self.alpha)*2*self.lambda_*self.w
def _l2_reg(self, grad):
return self.alpha * 2 * self.lambda_ * grad
def _soft_threshold(self, z):
if z > 0 and self.lambda_ < abs(z):
return z - self.lambda_
elif z < 0 and self.lambda_ < abs(z):
return z + self.lambda_
else:
return 0
```
下面是使用弹性网回归算法进行二分类的示例:
```python
X, y = make_classification(n_samples=100, n_features=5, n_informative=3, random_state=42)
model = ElasticNet(lambda_=0.1, alpha=0.5)
model.fit(X, y)
print("Coefficients:", model.w)
print("Accuracy:", (model.predict(X) == y).mean())
```
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