代码
最编程
2024-06-30 15:14:30
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# 本书链接https://tangshusen.me/Dive-into-DL-PyTorch/#/
# 7.2 梯度下降和随机梯度下降
# 注释:黄文俊
# E-mail:hurri_cane@qq.com
from matplotlib import pyplot as plt
import numpy as np
import torch
import math
import sys
sys.path.append("..")
import d2lzh_pytorch as d2l
def gd(eta):
x = 10
results = [x]
for i in range(10):
x -= eta * 2 * x # f(x) = x * x的导数为f'(x) = 2 * x
results.append(x)
print('epoch 10, x:', x)
return results
def show_trace(res):
n = max(abs(min(res)), abs(max(res)), 10)
f_line = np.arange(-n, n, 0.1)
d2l.set_figsize()
d2l.plt.plot(f_line, [x * x for x in f_line])
d2l.plt.plot(res, [x * x for x in res], '-o')
d2l.plt.xlabel('x')
d2l.plt.ylabel('f(x)')
plt.show()
# 学习率适中
show_trace(gd(0.2))
# 学习率过小
show_trace(gd(0.05))
# 学习率过大
show_trace(gd(1.1))
# 7.2.3 多维梯度下降
def train_2d(trainer): # 本函数将保存在d2lzh_pytorch包中方便以后使用
x1, x2, s1, s2 = -5, -2, 0, 0 # s1和s2是自变量状态,本章后续几节会使用
results = [(x1, x2)]
for i in range(20):
x1, x2, s1, s2 = trainer(x1, x2, s1, s2)
results.append((x1, x2))
print('epoch %d, x1 %f, x2 %f' % (i + 1, x1, x2))
return results
def show_trace_2d(f, results): # 本函数将保存在d2lzh_pytorch包中方便以后使用
d2l.plt.plot(*zip(*results), '-o', color='#ff7f0e')
x1, x2 = np.meshgrid(np.arange(-5.5, 1.0, 0.1), np.arange(-3.0, 1.0, 0.1))
d2l.plt.contour(x1, x2, f(x1, x2), colors='#1f77b4')
d2l.plt.xlabel('x1')
d2l.plt.ylabel('x2')
plt.show()
eta = 0.1
def f_2d(x1, x2): # 目标函数
return x1 ** 2 + 2 * x2 ** 2
def gd_2d(x1, x2, s1, s2):
return (x1 - eta * 2 * x1, x2 - eta * 4 * x2, 0, 0)
show_trace_2d(f_2d, train_2d(gd_2d))
# 随机梯度下降
def sgd_2d(x1, x2, s1, s2):
return (x1 - eta * (2 * x1 + np.random.normal(0.1)),
x2 - eta * (4 * x2 + np.random.normal(0.1)), 0, 0)
show_trace_2d(f_2d, train_2d(sgd_2d))
print("*"*50)