《統計學習方法》筆記 回歸

2021-08-02 11:34:57 字數 1750 閱讀 8983

線性回歸簡潔的說就是將輸入項分別乘以一些常量,再將結果加起來,得到輸出。

求解回歸係數:選擇使得平方誤差最小的w(回歸係數)。

平方誤差可以寫作:∑i

=1m(

yi−x

tiw)

2 用矩陣表示還可以寫做(y

−xw)

t(y−

xw) 。如果對w求導,得到xt

(y−x

w),令其等於0,解出w如下:w^

=(xt

x)−1

xty

w上方的hat標記表示這是當前可以估計出的w的最優解。

求解最優w還可以使用ols,意思是「普通最小二乘法」。

度量回歸方程的好壞:可以使用**值和原始值的相關度來進行度量。

優點:結果易於理解

缺點:對非線性的資料擬合不好

適用資料型別:數值型和標稱型資料

線性加權存在欠擬合現象。因此,在有些方法中允許在估計中引入一些偏差,從而降低**的均方誤差。區域性加權線性回歸就是其中的乙個方法。

區域性加權線性回歸:每次**均需要事先選取出對應的資料子集,給定待**點附近的每個點賦予一定的權重,在這個自己上基於最小均方差來進行普通的回歸。

回歸係數w的形式如下:w^

=(xt

wx)−

1xtw

y 其中,w是乙個矩陣,用來給每個資料的賦予權重。

區域性線性回歸使用「」來對附近的賦予更高的權重。核的型別可以自由選擇,最常使用的就是高斯核,高斯核對應的權重如下:w(

i,i)

=exp

(∣∣x

i−x∣

∣−2k

2)這樣就構建了乙個只含對角元素的權重矩陣w,並且點x與x(i)越近,w(i,i)將會越大。其中引數k(平滑值)決定了對附近的點賦予多大的權重。

優點:一定程度的解決了線性回歸的欠擬合問題。

缺點:計算量大,每次必須在整個資料集上執行。也就是說為了做出**,必須儲存所有的訓練資料。

為了解決特徵比樣本點還多的問題,也就是瘦輸入資料的矩陣x不是滿秩矩陣的問題,即無法求逆的問題。引入了嶺回歸的概念。

嶺回歸:在矩陣xt

x 上加入乙個λi

從而使得矩陣非奇異,進而能對xt

x+λi

求逆。其中

i 是乙個m*m的單位矩陣,對角線上的元素全為1,其他元素全為0。而

λ是乙個由使用者定義的數值,通過多次實驗,選擇使得**誤差最小的

λ 。

回歸係數的計算公式變為:w^

=(xt

x+λi

)−1x

ty嶺回歸的應用:1)特徵數目多餘樣本數目的情況;2)在估計中加入偏差,從而得到更好的估計。通過增加罰項,可以減少不重要的引數,即縮減

還有一些其他的縮減方法,如lasso,lar,pca回歸以及子集選擇等。與嶺回歸一樣,這些方法不僅能提高**精確率,而且可以解釋回歸係數。

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