python实现梯度法 python最速下降法

 更新时间:2020年03月24日 12:07:32   作者:风度翩翩猪肉王子  
这篇文章主要为大家详细介绍了python梯度法,最速下降法的原理,文中示例代码介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下

假设我们已经知道梯度法——最速下降法的原理。

现给出一个算例:

如果人工直接求解:

现给出Python求解过程:

import numpy as np
from sympy import *
import math
import matplotlib.pyplot as plt
import mpl_toolkits.axisartist as axisartist

# 定义符号
x1, x2, t = symbols('x1, x2, t')

def func():
 # 自定义一个函数
 return pow(x1, 2) + 2 * pow(x2, 2) - 2 * x1 * x2 - 2 * x2

def grad(data):
 # 求梯度向量,data=[data1, data2]
 f = func()
 grad_vec = [diff(f, x1), diff(f, x2)] # 求偏导数,梯度向量
 grad = []
 for item in grad_vec:
  grad.append(item.subs(x1, data[0]).subs(x2, data[1]))
 return grad

def grad_len(grad):
 # 梯度向量的模长
 vec_len = math.sqrt(pow(grad[0], 2) + pow(grad[1], 2))
 return vec_len

def zhudian(f):
 # 求得min(t)的驻点
 t_diff = diff(f)
 t_min = solve(t_diff)
 return t_min

def main(X0, theta):
 f = func()
 grad_vec = grad(X0)
 grad_length = grad_len(grad_vec) # 梯度向量的模长
 k = 0
 data_x = [0]
 data_y = [0]
 while grad_length > theta: # 迭代的终止条件
  k += 1
  p = -np.array(grad_vec)
  # 迭代
  X = np.array(X0) + t*p
  t_func = f.subs(x1, X[0]).subs(x2, X[1])
  t_min = zhudian(t_func)
  X0 = np.array(X0) + t_min*p
  grad_vec = grad(X0)
  grad_length = grad_len(grad_vec)
  print('grad_length', grad_length)
  print('坐标', X0[0], X0[1])
  data_x.append(X0[0])
  data_y.append(X0[1])

 print(k)

 # 绘图
 fig = plt.figure()
 ax = axisartist.Subplot(fig, 111)
 fig.add_axes(ax)
 ax.axis["bottom"].set_axisline_style("-|>", size=1.5)
 ax.axis["left"].set_axisline_style("->", size=1.5)
 ax.axis["top"].set_visible(False)
 ax.axis["right"].set_visible(False)
 plt.title(r'$Gradient \ method - steepest \ descent \ method$')
 plt.plot(data_x, data_y, label=r'$f(x_1,x_2)=x_1^2+2 \cdot x_2^2-2 \cdot x_1 \cdot x_2-2 \cdot x_2$')
 plt.legend()
 plt.scatter(1, 1, marker=(5, 1), c=5, s=1000)
 plt.grid()
 plt.xlabel(r'$x_1$', fontsize=20)
 plt.ylabel(r'$x_2$', fontsize=20)
 plt.show()

if __name__ == '__main__':
 # 给定初始迭代点和阈值
 main([0, 0], 0.00001)

最终结果图如下所示:

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

相关文章

  • Python 中设置请求的最大重试次数示例代码

    Python 中设置请求的最大重试次数示例代码

    本篇文章介绍了为什么我们会收到错误消息,指出超出了最大重试次数,以及我们如何在 Python 中为请求设置 max_retries,本文通过示例代码给大家介绍的非常详细,需要的朋友参考下吧
    2023-06-06
  • Pandas DataFrame添加一行数据的几种方法

    Pandas DataFrame添加一行数据的几种方法

    在处理数据分析和数据科学项目时,经常会使用到Python中的pandas库来进行数据操作和分析,其中DataFrame是pandas库中最重要的数据结构之一,这篇文章主要给大家介绍了关于Pandas DataFrame添加一行数据的几种方法,需要的朋友可以参考下
    2024-08-08
  • python爬虫的工作原理

    python爬虫的工作原理

    本文主要介绍了python爬虫的工作原理,具有很好的参考价值。下面跟着小编一起来看下吧
    2017-03-03
  • Python中for循环可迭代对象迭代器及生成器源码学习

    Python中for循环可迭代对象迭代器及生成器源码学习

    这篇文章主要为大家介绍了Python中for循环可迭代对象迭代器及生成器的源码学习,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多进步,早日升职加薪
    2022-05-05
  • Python 爬虫批量爬取网页图片保存到本地的实现代码

    Python 爬虫批量爬取网页图片保存到本地的实现代码

    这篇文章主要介绍了Python 爬虫批量爬取网页图片保存到本地,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2020-12-12
  • Python手写回归树的实现

    Python手写回归树的实现

    本文主要介绍了Python手写回归树的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2022-06-06
  • Python绘制KS曲线的实现方法

    Python绘制KS曲线的实现方法

    本篇文章主要介绍了Python绘制KS曲线的实现方法,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2018-08-08
  • 使用wxPython和OpenCV实现手势识别相机功能

    使用wxPython和OpenCV实现手势识别相机功能

    在这篇博客中,我将分享一个有趣的 Python 项目:通过 wxPython 创建图形界面,利用 OpenCV 的计算机视觉技术实现实时手势识别,以下是项目的完整实现过程,包括代码分析、使用说明和可能的优化建议,需要的朋友可以参考下
    2025-04-04
  • python3.4用函数操作mysql5.7数据库

    python3.4用函数操作mysql5.7数据库

    这篇文章主要为大家详细介绍了python3.4用函数操作mysql5.7数据库,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2017-06-06
  • Python获取央视节目单的实现代码

    Python获取央视节目单的实现代码

    这篇文章主要介绍了Python获取央视节目单的实现代码,涉及Python页面采集的相关技巧,具有一定参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2015-07-07

最新评论