深入浅出 机器学习中的几个概念 最小二乘 最大似然 熵 交叉熵

教育背景 软件专业本科。最近在学习coursera 上的斯坦福andraw的课程 machine learning机器学习。 

对于课程中假设函数、代价函数为什么那样构造很费解。

于是整理了下相关概念,这篇是我的学习笔记,也希望对 同样刚接触机器学习,且 算法、数学、统计学、信息论的基础不是很深,如理工科本科学历基础的同志们有点帮忙。有参考很多人的文字,遥表感谢! 未做商业用途,如有侵权,立马删除。


一、最小二乘法

 思想是权衡 根据样本们权衡出一条模拟函数

顾名思义: 构建一个模拟函数 调整模拟函数的参数们theta 使得样本值和模拟函数算出来的值方差最小。 二乘就是方差的意思。           

如上图工资与学历的关系中,3个点是现有样本, 在三个数据,三条线中间取得某种平衡作为我们的最终模拟的工资与学历的函数,类似于图中的红线这样

@@

数学: 1、构建假设函数 h theta(x)

            2、构建代价函数 也就是方差 J theta (x)= h theta(x)- y

            3、J theta (x)对theta求导, 在代价函数是凸函数的情况下,导数为0就是极值点。

            4、上步导数=0,得出theta的值,要么用正则方程 用算逆矩阵解出theta;用梯度下降 通过迭代得到theta ,当theta是一组值而不是一个值上,上步是对各theta求偏导,也就是梯度。

            5、为了防止过度拟合,因为认为参数值越少越简单就越不容易过度拟合,于是目标由代价函数最小 变为了 lenta*theta的平方也要最小,对应数学就是使得 和 = J(theta)+ lenta*theta的平方 最小

矩阵写法的公式及推导如下:


二、最大似然 思想是自恋  我们能看到这些样本而不是别的样本,那说明冥冥中自有天意——这些样本的出现是概率最大的。

数学:

1. 构建似然函数;

2. 如果无法直接求导的话,对似然函数取对数;(对数还有一个好处,使乘法变加法):


3. 求导数 ;

4. 求解模型中参数的最优值。

关于对数似然可以看下图


三、熵

信息论里,熵,就是一个事件所包含的信息量



四、

K-L散度,是一种量化两种概率分布P和Q之间差异的方式,又叫相对熵。在概率学和统计学上,我们经常会使用一种更简单的、近似的分布来替代观察数据或太复杂的分布。K-L散度能帮助我们度量使用一个分布来近似另一个分布时所损失的信息。

ps:

下面这两篇对熵、对K-L散度的解释得不错,可参看

https://www.cnblogs.com/liaohuiqiang/p/7673681.html

Aspirinrin的这篇 https://www.jianshu.com/p/43318a3dc715?from=timeline 

公式:


K-L散度公式图

注意1:K-L散度,是一种量化两种概率分布P和Q之间差异的方式,但它并不是像两点间距离那样a到到b的距离 = b到a的距离。也就是DKL(A||B) <>  DKL(A||B)。为什么? 这就像条件概率P(A/B)<>P(B/A) 一样。 注意K-L散度也就是Dkl公式中有用到条件概率。

注意2:K-L散度公式图已经有写,公式减号左边就是事件A的熵。我们再回顾一下 K-L散度的概念—— 是一种量化两种概率分布P和Q之间差异的方式,又叫相对熵。“相对熵”可不是“熵之差”啊!如果是熵之差那建号右边就是事件B的熵了!

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 194,491评论 5 459
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 81,856评论 2 371
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 141,745评论 0 319
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 52,196评论 1 263
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 61,073评论 4 355
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 46,112评论 1 272
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 36,531评论 3 381
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 35,215评论 0 253
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 39,485评论 1 290
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 34,578评论 2 309
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 36,356评论 1 326
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,215评论 3 312
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 37,583评论 3 299
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 28,898评论 0 17
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,174评论 1 250
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 41,497评论 2 341
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 40,697评论 2 335

推荐阅读更多精彩内容