Scipy最小化称其成功,然后继续发出警告

我正在尝试最小化一个函数。我展示了scipy运行时的进展情况。显示的第一条消息是. . .

Optimization terminated successfully.         Current function value: 0.000113         Iterations: 32         Function evaluations: 13299         Gradient evaluations: 33

这看起来很有希望。问题是这个过程并没有终止。事实上,它继续显示如下消息

Warning: Maximum number of iterations has been exceeded.         Current function value: 0.023312         Iterations: 50         Function evaluations: 20553         Gradient evaluations: 51Warning: Maximum number of iterations has been exceeded.         Current function value: 0.068360         Iterations: 50         Function evaluations: 20553         Gradient evaluations: 51Warning: Maximum number of iterations has been exceeded.         Current function value: 0.071812         Iterations: 50         Function evaluations: 20553         Gradient evaluations: 51Warning: Maximum number of iterations has been exceeded.         Current function value: 0.050061         Iterations: 50         Function evaluations: 20553         Gradient evaluations: 51

下面是包含最小化调用的代码:

def one_vs_all(X, y, num_labels, lmbda):    # store dimensions of X that will be reused  m = X.shape[0]  n = X.shape[1]  # append ones vector to X matrix  X = np.column_stack((np.ones((X.shape[0], 1)),X))  # create vector in which thetas will be returned  all_theta = np.zeros((num_labels, n+1))    # choose initial thetas  #init_theta = np.zeros((n+1, 1))  for i in np.arange(num_labels):    # note theta should be first arg in objective func signature followed by X and y    init_theta = np.zeros((n+1,1))    theta = minimize(lrCostFunctionReg, x0=init_theta, args=(X, (y == i)*1, lmbda),                      options={'disp':True, 'maxiter':50})    all_theta[i] = theta.x  return all_theta

我尝试了更改最小化方法,将迭代次数从低至30调整到高达1000。我还尝试提供自己的梯度函数。在所有情况下,程序最终确实提供了答案,但答案完全错误。有人知道这是怎么回事吗?

编辑:该函数是可微分的。以下是成本函数,接着是其梯度(未正则化,然后是正则化)。

def lrCostFunctionReg(theta, X, y, lmbda):    m = X.shape[0]  # unregularized cost  h = sigmoid(X @ theta)  # calculate regularization term  reg_term = ((lmbda / (2*m)) * (theta[1:,].T @ theta[1:,]))    cost_reg = (1/m) * (-(y.T @ np.log(h)) - ((1 - y).T @ np.log(1 - h))) + reg_term  return cost_regdef gradFunction(theta, X, y):  m = X.shape[0]  theta = np.reshape(theta,(theta.size,1))    # hypothesis as generated in cost function  h = sigmoid(X@theta)  # unregularized gradient  grad = (1/m) * np.dot(X.T, (h-y))  return graddef lrGradFunctionReg(theta, X, y, lmbda):    m = X.shape[0]  # theta reshaped to ensure proper operation  theta = np.reshape(theta,(theta.size,1))  # generate unregularized gradient  grad = gradFunction(theta, X, y)    # calc regularized gradient w/o touching intercept; essential that only 1 index used  grad[1:,] = ((lmbda / m) * theta[1:,]) + grad[1:,]  return grad.flatten()

回答:

为了回答我自己的问题,问题最终证明是向量形状的问题。我喜欢用2D编程,但SciPy的优化例程只能处理已经“展平”为数组的列向量和行向量。多维矩阵没问题,但列向量和行向量就太过分了。

例如,如果y是一个标签向量,y.shape是(400,1),你需要对y使用y.flatten(),这将使y.shape变为(400,)。然后SciPy就能处理你的数据,假设所有其他维度都有意义。

因此,如果你将MATLAB机器学习代码翻译成Python的努力停滞不前,请检查确保你已经展平了你的行向量和列向量,特别是那些由梯度函数返回的向量。

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