python應(yīng)用Axes3D繪圖(批量梯度下降算法)
本文實例為大家分享了python批量梯度下降算法的具體代碼,供大家參考,具體內(nèi)容如下
問題:
將擁有兩個自變量的二階函數(shù)繪制到空間坐標(biāo)系中,并通過批量梯度下降算法找到并繪制其極值點
大體思路:
首先,根據(jù)題意確定目標(biāo)函數(shù):f(w1,w2) = w1^2 + w2^2 + 2 w1 w2 + 500
然后,針對w1,w2分別求偏導(dǎo),編寫主方法求極值點
而后,創(chuàng)建三維坐標(biāo)系繪制函數(shù)圖像以及其極值點即可
具體代碼實現(xiàn)以及成像結(jié)果如下:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.axes3d import Axes3D
#f(w1,w2) = w1^2 + w2^2 + 2*w1*w2 + 500
def targetFunction(W): #目標(biāo)函數(shù)
w1,w2 = W
return w1 ** 2 + w2**2 + 2*w1*w2+500
def gradientFunction(W): #梯度函數(shù):分別對w1,w2求偏導(dǎo)
w1,w2 = W
w1_grad = 2*w1+2*w2
w2_grad = 2*w2 + 2*w1
return np.array([w1_grad,w2_grad])
def batch_gradient_distance(targetFunc,gradientFunc,init_W,learning_rate = 0.01,tolerance = 0.0000001): #核心算法
W = init_W
target_value = targetFunc(W)
counts = 0 #用于計算次數(shù)
while counts<5000:
gradient = gradientFunc(W)
next_W = W-gradient*learning_rate
next_target_value = targetFunc(next_W)
if abs(next_target_value-target_value) <tolerance:
print("此結(jié)果經(jīng)過了", counts, "次循環(huán)")
return next_W
else:
W,target_value = next_W,next_target_value
counts += 1
else:
print("沒有取到極值點")
if __name__ == '__main__':
np.random.seed(0) #保證每次運行隨機出來的結(jié)果一致
init_W = np.array([np.random.random(),np.random.random()]) #隨機初始的w1,w2
w1,w2 = batch_gradient_distance(targetFunction,gradientFunction,init_W)
print(w1,w2)
#畫圖
x1=np.arange(-10,11,1) #為了繪制函數(shù)的原圖像
x2=np.arange(-10,11,1)
x1, x2 = np.meshgrid(x1, x2) # meshgrid :3D坐標(biāo)系
z=x1**2 + x2**2 + 2*x1*x2+500
fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)
ax.plot_surface(x1, x2, z) #繪制3D坐標(biāo)系中的函數(shù)圖像
ax.scatter(w1,w2, targetFunction([w1,w2]), s=50, c='red') #繪制已經(jīng)找到的極值點
ax.legend() #使坐標(biāo)系為網(wǎng)格狀
plt.show() #顯示
函數(shù)以及其極值點成像如下(紅點為極值點):

以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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