使用tensorflow实现矩阵分解方式
采用最小二乘的求逆方法在大部分情况下是低效率的。特别地,当局镇非常大时效率更低。另外一种实现方法是矩阵分解,此方法使用tensorflow内建的Cholesky矩阵分解法。Cholesky矩阵分解法把一个矩阵分解为上三角矩阵和下三角矩阵,L和L'。求解Ax=b,改写成LL'=b。首先求解Ly=b,然后求解L'x=y得到系数矩阵。
1.导入编程库,初始化计算图,生成数据集。接着获取矩阵A和b。
>>>importmatplotlib.pyplotasplt >>>importnumpyasnp >>>importtensorflowastf >>>fromtensorflow.python.frameworkimportops >>>ops.reset_default_graph() >>>sess=tf.Session() >>>x_vals=np.linspace(0,10,100) >>>y_vals=x_vals+np.random.normal(0,1,100) >>>x_vals_column=np.transpose(np.matrix(x_vals)) >>>ones_column=np.transpose(np.matrix(np.repeat(1,100))) >>>A=np.column_stack((x_vals_column,ones_column)) >>>b=np.transpose(np.matrix(y_vals)) >>>A_tensor=tf.constant(A) >>>b_tensor=tf.constant(b)
2.找到方阵的Cholesky矩阵分解。
注意:tensorflow的cholesky()函数仅仅返回矩阵分解的下三角矩阵,因为上三角矩阵是下三角矩阵的转置矩阵。
>>>tA_A=tf.matmul(tf.transpose(A_tensor),A_tensor) >>>L=tf.cholesky(tA_A) >>>tA_b=tf.matmul(tf.transpose(A_tensor),b) >>>sol1=tf.matrix_solve(L,tA_b) >>>sol2=tf.matrix_solve(tf.transpose(L),sol1)
3.抽取系数
>>>solution_eval=sess.run(sol2) >>>solution_eval array([[1.01379067], [0.02290901]]) >>>slope=solution_eval[0][0] >>>y_intercept=solution_eval[1][0] >>>print('slope:'+str(slope)) slope:1.0137906744047482 >>>print('y_intercept:'+str(y_intercept)) y_intercept:0.022909011828880693 >>>best_fit=[] >>>foriinx_vals: ...best_fit.append(slope*i+y_intercept) ... >>>plt.plot(x_vals,y_vals,'o',label='Data') [] >>>plt.plot(x_vals,best_fit,'r-',label='Bestfitline',linewidth=3) [ ] >>>plt.legend(loc='upperleft') >>>plt.show()
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