机器学习代码实战——数值计算

　　1.上溢和下溢

　　下溢(Underflow):当接近零的数被四舍五入为零时发生下溢。

　　上溢(Overflow):当大量级的数被近似为 ∞ 或 −∞ 时发生上溢。

　　必须对上溢和下溢进行数值稳定的一个例子是 softmax 函数。softmax 函数经常用于预测与范畴分布相关联的概率，定义为:

　　

 

　　import numpy as np

　　x = np.array([1e7, 1e8, 2e5, 2e7])

　　y = np.exp(x) / sum(np.exp(x))

　　print("上溢:",y)

　　x = x - np.max(x) # 减去最大值

　　y = np.exp(x) / sum(np.exp(x))

　　print("上溢处理:",y)

　　import numpy as np

　　x = np.array([-1e10, -1e9, -2e10, -1e10])

　　y = np.exp(x) / sum(np.exp(x))

　　print("下溢:",y)

　　x = x - np.max(x)

　　y = np.exp(x) / sum(np.exp(x))

　　print("下溢处理:",y)

　　print("log softmax(x):", np.log(y))

　　def logsoftmax(x):

　　y = x - np.log(sum(np.exp(x)))

　　return y郑州看妇科哪家医院好 http://www.hnzzkd.com/

　　print("logsoftmax(x):", logsoftmax(x))

　　2.优化方法

　　梯度下降法

　　x0 = np.array([1.0,1.0,1.0])

　　A = np.array([[1.0, -2.0, 1.0],[0.0, 2.0, -8.0], [-4.0, 5.0, 9.0]])

　　b = np.array([0.0, 8.0, -9.0])

　　epsilon = 0.001

　　delta = 1e-3

　　def matmul_chain(*args):

　　if len(args) == 0:

　　return np.nan

　　result = args[0]

　　for x in args[1:]:

　　result += x

　　return result

　　def gradient_decent(x, A,b,epsilon,delta):

　　while np.linalg.norm(matmul_chain(A.T,A,x) - matmul_chain(A.T,b)) > delta:

　　x -= epsilon*(matmul_chain(A.T,A,x) - matmul_chain(A.T,b))

　　return x

　　gradient_decent(x0,A,b,epsilon,delta)