梯度下降

线性回归波士顿房价的预测 梯度下降法 线性回归梯度下降算法_权重

假设函数(hypothesis function):

线性回归波士顿房价的预测 梯度下降法 线性回归梯度下降算法_权重_02


全梯度下降算法(Full gradient descent),

随机梯度下降算法(Stochastic gradient descent),

小批量梯度下降算法(Mini-batch gradient descent),

随机平均梯度下降算法(Stochastic average gradient descent)

全梯度下降算法(FG)
批量梯度下降法,是梯度下降法最常用的形式,具体做法也就是在更新参数时使用所有的样本来进行更新。

计算训练集所有样本误差,对其求和再取平均值作为目标函数。

权重向量沿其梯度相反的方向移动,从而使当前目标函数减少得最多。

随机梯度下降算法(SG)
由于FG每迭代更新一次权重都需要计算所有样本误差,而实际问题中经常有上亿的训练样本,故效率偏低,且容易陷入局部最优解,因此提出了随机梯度下降算法。

其每轮计算的目标函数不再是全体样本误差,而仅是单个样本误差,即每次只代入计算一个样本目标函数的梯度来更新权重,再取下一个样本重复此过程,直到损失函数值停止下降或损失函数值小于某个可以容忍的阈值。

小批量梯度下降算法(mini-batch)
小批量梯度下降算法是FG和SG的折中方案,在一定程度上兼顾了以上两种方法的优点。

每次从训练样本集上随机抽取一个小样本集,在抽出来的小样本集上采用FG迭代更新权重。

被抽出的小样本集所含样本点的个数称为batch_size,通常设置为2的幂次方,更有利于GPU加速处理。

随机平均梯度下降算法(SAG)
在SG方法中,虽然避开了运算成本大的问题,但对于大数据训练而言,SG效果常不尽如人意,因为每一轮梯度更新都完全与上一轮的数据和梯度无关。

随机平均梯度算法克服了这个问题,在内存中为每一个样本都维护一个旧的梯度,随机选择第i个样本来更新此样本的梯度,其他样本的梯度保持不变,然后求得所有梯度的平均值,进而更新了参数。