seo算法都有哪些優化算法總結

本文介紹一下機器學習和深度學習中常用的優化算法和優化器以及一些其他我知道的優化算法,部分算法我也沒有搞懂,就先記錄下來以后慢慢研究吧.*_*.

1.梯度下降算法(GradientDescent)

梯度下降法可以參考我另一篇文章機器學習-線性回歸里的講解,這里就不在重復敘述.這里需要強調一下,深度學習里常用的SGD,翻譯過來是隨機梯度下降seo算法,但是實質是mini-batch梯度下降(mini-batch-gd),或者說是兩者的結合更正確一些.

SGD的優點是,算法簡單,計算量小,在函數為凸函數時可以找到全局很優解.所以是很常用的優化算法.缺點是假如函數不是凸函數的話,很簡單進入到局部很優解而無法跳出來.同時SGD在選擇學習率上也是比較困難的.

2.牛頓法

牛頓法和擬牛頓法都是求解無約束很優化問題的常用方法,其中牛頓法是迭代算法,每一步需要求解目標函數的海森矩陣的逆矩陣,計算比較復雜.

牛頓法在求解方程根的思想:在二維情況下,迭代的尋找某一點x,尋找方法是隨機一個初始點x_0,目標函數在該點x_0的切線與x坐標軸的交點就是下一個x點,也就是x_1.不斷迭代尋找x.其中切線的斜率為目標函數在點x_0的導數(梯度),切必過點(x_0seo算法,f(x_0)).所以迭代的方程式如圖1,為了求該方程的極值點,還需要令其導數等于0,也就是又求了一次導數,所以需要用到f(x)的二階導數.

在很優化的問題中,牛頓法提供了一種求解的辦法.假設任務是優化一個目標函數f,求函數ff的極大極小問題,可以轉化為求解函數f導數等于0的問題,這樣求可以把優化問題看成方程求解問題(f的導數等于0).剩下的問題就和牛頓法求解方程根的思想很相似了.

目標函數的泰勒展開式:

化簡后:

這樣就得到了與圖1相似的公式,這里是二維的,在多維空間上,求二階導數就是求海森矩陣,因為是分母,所以還需要求海森矩陣的逆矩陣.

牛頓法和SGD的區別:

牛頓法是二階求導,SGD是一階求導,所以牛頓法要收斂的更快一些.SGD只考慮當前情況下梯度下降很快的方向,而牛頓法不僅考慮當前梯度下降很快,還有考慮下一步下降很快的方向.

牛頓法的優點是二階求導下降速度快,但是因為是迭代算法,每一步都需要求解海森矩陣的逆矩陣,所以計算復雜.

3.擬牛頓法(沒搞懂,待定)

考慮到牛頓法計算海森矩陣比較麻煩,所以它使用正定矩陣來代替海森矩陣的逆矩陣,從而簡化了計算過程.

常用的擬牛頓法有DFP算法和BFGS算法.

4.共軛梯度法(ConjugateGradient)

共軛梯度法是介于很速下降法與牛頓法之間的一個方法,它僅需利用一階導數信息,但克服了很速下降法收斂慢的缺點,又避免了牛頓法計算海森矩陣并求逆的缺點.共軛梯度法不僅是解決大型線性方程組很有用的方法之一,也是解大型非線性很優化很有效的算法之一.

5.拉格朗日法

參考SVM里的講解機器學習-SVM

6.動量優化法(Momentum)

動量優化法主要是在SGD的基礎上,加入了歷史的梯度更新信息或者說是加入了速度更新.SGD雖然是很流行的優化算法,但是其學習過程很慢,因為總是以同樣的步長沿著梯度下降的方向.所以動量是為了加速學習的方法.

其中第一行的減號部分是計算當前的梯度,第一行是根據梯度更新速度v,而α是新引進的參數,在實踐中,α的一般取值為0.5,0.9和0.99.和學習率

一樣,α也會隨著時間不斷調整.一般初始值是一個較小的值,隨后會慢慢變大.

7.Nesterov加速梯度(NAG,Nesterovacceleratedgradient)

NAG是在動量優化算法的基礎上又進行了改進.根據下圖可以看出,Nesterov動量和標準動量之間的區別體現在梯度計算上,Nesterov動量中,梯度計算在施加當前速度之后.因此,Nesterov動量可以解釋為往標準動量方法中添加了一個校正因子

8.AdaGrad算法

AdaGrad算法,自適應優化算法的一種,獨立地適應所有模型參數的學習率,縮放每個參數反比于其所有梯度歷史平均值總和的平方根.具有代價函數很大梯度的參數相應地有個快速下降的學習率,而具有小梯度的參數在學習率上有相對較小的下降.通俗一點的講,就是根據實際情況更改學習率,比如模型快要收斂的時候,學習率步長就會小一點,防止跳出很優解.

其中g是梯度,第一行的分母是計算累計梯度的平方根,

是為了防止分母為0加上的極小常數項,α是學習率.

Adagrad的主要優點是不需要人為的調節學習率,它可以自動調節.但是依然需要設置一個初始的全局學習率.缺點是隨著迭代次數增多,學習率會越來越小,很終會趨近于0.

9.RMSProp算法

RMSProp修改AdaGrad以在非凸設定下效果更好,改變梯度積累為指數加權的移動平均.AdaGrad旨在應用于凸問題時快速收斂.

10.AdaDelta算法

11.Adam算法

Adam是Momentum和RMSprop的結合體,也就是帶動量的自適應優化算法.

12.Nadam算法

13.模擬退火算法

14.蟻群算法

15.遺傳算法

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