統(tǒng)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)-梯度下降法

假設(shè)f(x)\textbf R^n上具有一階連續(xù)偏導(dǎo)數(shù)的函數(shù)导饲,要求解的無(wú)約束最優(yōu)化問(wèn)題是
\min_{x\in\textbf R^n}f(x)\tag1
x^*表示目標(biāo)函數(shù)f(x)的極小點(diǎn)斩松。由于負(fù)梯度方向是使函數(shù)數(shù)值下降最快的方向,所以梯度下降法在迭代的每一步,以負(fù)梯度方向更新x的值爪幻,從而達(dá)到減少函數(shù)值的目的。

當(dāng)目標(biāo)函數(shù)是凸函數(shù)時(shí),梯度下降法的解是全局最優(yōu)解淳附。一般情況下,其解不保證是全局最優(yōu)解蠢古。梯度下降法的收斂速度也未必是很快的奴曙。

算法

輸入:目標(biāo)函數(shù)f(x),梯度函數(shù)g(x)=\nabla f(x)草讶,計(jì)算精度\varepsilon洽糟;

輸出:f(x)的極小點(diǎn)x^*

  1. 取初始值x^{(0)}\in\textbf R^n,置k=0
  2. 計(jì)算f(x^{(k)})
  3. 計(jì)算梯度g_k=g(x^{(k)})坤溃,當(dāng)||g_k||\lt\varepsilon時(shí)拍霜,停止迭代,令x^*=x^{(k)}薪介;否則祠饺,令p_k=-g(x^{(k)}),通過(guò)一維搜索\lambda_k汁政,使

f(x^{(k)}+\lambda_kp_k)=\min_{\lambda\geq0}f(x^{(k)}+\lambda p_k)

  1. x^{(k+1)}=x^{(k)}+\lambda_kp_k道偷,計(jì)算f(x^{(k+1)})

    當(dāng)||f(x^{(k+1)}-f(x^{(k)})||\lt\varepsilon||x^{(k+1)}-x^{(k)}||\lt\varepsilon時(shí),停止迭代记劈,令x^*=x^{(k+1)}

  2. 否則试疙,置k=k+1,轉(zhuǎn)(3)

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