梯度上升算法的求解过程

梯度上升算法是一种优化算法,用于求解最大似然估计问题。在逻辑回归模型中,通过最大化似然函数来确定模型的参数向量,进而使得模型能够以最大可能性拟合训练数据。

具体而言,我们首先定义似然函数为:

$$ L(\theta) = \prod_{i=1}^{m}h_\theta(x^{(i)})^{y^{(i)}}(1 - h_\theta(x^{(i)}))^{1-y^{(i)}} $$

其中,$h_\theta(x^{(i)})$表示样本$x^{(i)}$属于正类别的概率,$y^{(i)}$为样本$x^{(i)}$对应的目标变量。

我们将似然函数取对数,并乘上一个负号,得到对数似然函数的形式为:

$$ J(\theta) = -\sum_{i=1}^{m}(y^{(i)}\log{h_\theta(x^{(i)})} + (1-y^{(i)})\log{(1 - h_\theta(x^{(i)}))}) $$

接下来,我们可以使用梯度上升算法来求解对数似然函数的最大值。具体而言,每次迭代时,更新参数向量$\theta$的值,使得对数似然函数的值逐步增大。具体的求解过程如下:

  1. 初始化参数向量$\theta$;
  2. 计算预测值$h_\theta(x^{(i)})$;
  3. 计算误差$y^{(i)} - h_\theta(x^{(i)})$;
  4. 更新参数向量$\theta_j := \theta_j + \alpha\sum_{i=1}^{m}(y^{(i)} - h_\theta(x^{(i)}))x_j^{(i)}$,其中$j$表示参数向量$\theta$的索引,$\alpha$为学习率;
  5. 重复步骤2~4,直到对数似然函数收敛或达到指定的迭代次数。

在每轮迭代中,根据更新后的参数向量$\theta$,我们可以计算出模型对训练数据的预测值,并通过比较预测值和实际值来评估模型的性能。

需要注意的是,在使用梯度上升算法时,特征向量$x$需要包含截距项,并且样本数据需要进行适当的归一化处理,以提高训练效果。同时,学习率$\alpha$和迭代次数$num_iters$的选择也会对算法的收敛速度和性能产生一定的影响。