机器学习/深度学习——梯度下降法（Gradient descent）详解. 步骤清晰 0基础可看
一、梯度下降法（Gradient Descent）
搭配以下文章进行学习：
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深度学习——神经网络（neural network）详解（二）. 带手算步骤，步骤清晰0基础可看
梯度下降法是一种用于最小化目标函数的迭代算法，广泛应用于机器学习和人工智能中的参数优化。以下是梯度下降法的详细步骤：
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初始化参数
选择一个初始点 θ 0 \theta_0 θ0 在参数空间中开始搜索。参数可以随机初始化，但应避免全部初始化为零。 -
选择学习率
确定一个适当的学习率 α \alpha α，它是一个正的常数，用于控制每一步更新的幅度。 -
计算梯度
在每一步迭代中，计算目标函数 J ( θ ) J{(\theta)} J(θ) 关于参数 θ \theta θ的梯度
∇ θ J ( θ ) {\nabla}_{\theta} J{(\theta)} ∇θJ(θ)。梯度是损失函数增长最快的方向。 -
更新参数
根据梯度和学习率更新参数：
θ new = θ − α ⋅ ∇ θ J ( θ ) \theta_{\text{new}} = \theta - \alpha \cdot \nabla_{\theta} J(\theta) θnew=θ−α⋅∇θJ(θ) -
重复迭代
重复步骤3和4直到满足停止条件。每次迭代都使参数更接近最小损失点。 -
收敛条件
梯度下降可以设置多个停止条件，例如：- 达到预设的最大迭代次数。
- 梯度的模长小于某个阈值 ϵ \epsilon ϵ：
∣ ∣ ∇ θ J ( θ ) ∣ ∣ < ϵ ||\nabla_{\theta} J(\theta)|| < \epsilon ∣∣∇θJ(θ)∣∣<ϵ
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使用优化后的参数
当算法收敛后，得到的参数 θ \theta θ可用于模型预测或其他任务。
梯度下降法通过不断迭代，逐步减小损失函数值，直至找到损失函数的局部最小值。它是实现机器学习模型参数优化的一种有效方法。
梯度下降法是机器学习中的核心优化算法之一。通过不断迭代和参数更新，我们可以找到损失函数的最小值，从而训练出性能良好的模型。
我理解了您的要求，以下是使用正确的Markdown格式编写的梯度下降法在房价预测线性回归模型中的应用实例，包括修正后的数学公式：
二、房价预测线性回归模型
设想我们有一个简单的房价预测模型，其目标是预测房屋的售价。我们假设房价与房屋的面积（以平方米为单位）和房龄（以年为单位）有关。线性回归模型可以表示为：
P r i c e = θ 0 + θ 1 × A r e a + θ 2 × A g e {Price} = \theta_0 + \theta_1 \times{Area} + \theta_2 \times {Age} Price=θ0+θ1×Area+θ2×Age
其中：
- Price 是我们想要预测的目标变量，即房价。
- θ 0 \theta_0 θ0是截距项，表示所有特征为零时的基础房价。
- θ 1 \theta_1 θ1 和 θ 2 \theta_2 θ2 是斜率，分别表示面积和房龄每单位变化对应的房价变化量。
- Area 是房屋的面积特征。
- Age 是房屋的房龄特征。
1. 初始化参数
我们随机初始化模型参数 θ \theta θ：
θ = [ θ 0 θ 1 θ 2 ] \theta = \begin{bmatrix} \theta_0 \\ \theta_1 \\ \theta_2 \end{bmatrix} θ= θ0θ1θ2
2. 选择学习率
确定一个适当的学习率 α \alpha α，它是一个正的常数，用于控制每一步更新的幅度。
3. 计算梯度
在每一步迭代中，计算目标函数 J ( θ ) {J{(\theta)}} J(θ)关于参数 θ \theta θ 的梯度 ∇ θ J ( θ ) \nabla_{\theta} J(\theta) ∇θJ(θ)。梯度是损失函数增长最快的方向。
4. 更新参数
根据梯度和学习率更新参数 θ \theta θ：
θ new = θ − α ⋅ ∇ θ J ( θ ) \theta_{\text{new}} = \theta - \alpha \cdot \nabla_{\theta} J(\theta) θnew=θ−α⋅∇θJ(θ)
5. 重复迭代
重复步骤3和4，直到满足停止条件。
6. 收敛条件
可以设置以下停止条件：
- 达到预设的最大迭代次数。
- 梯度的模长小于某个阈值 ϵ \epsilon ϵ。
7. 使用优化后的参数
使用优化后的参数 θ \theta θ 来预测新房屋的房价。
结论
通过梯度下降法，我们可以调整模型参数，以最小化预测房价与实际房价之间的差异。这种方法是实现线性回归模型参数优化的一种有效技术。