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scikit-learn/sklearn学习|岭回归python代码解读

backend 2025/8/13 21:00:01

【1】引言

前序学习进程中，已经掌握了岭回归的基本定义，本次就更进一步，学习岭回归的一个实例。

【2】代码解读

今天的学习通过官网示例进行：
岭回归官网示例代码
首先给出完整代码：

# 引入必要模块
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 引入线性模型
from sklearn import linear_model# X is the 10x10 Hilbert matrix
# 这里包括两个步骤
# 第一步,生成[1,2,...,10]的一维数组，一共10个数，组成一个行向量
# 第二步，生成[0,1,...,9]的一维数组，一共十个数，然后增加一个轴，转化为10行1列的二维矩阵，实际上是一个列向量
# 第三步，加号"+"串联起两个数组，并且数组自动广播，都变成10行10列的二维矩阵
# 二维矩阵相加的结果是，位置为(i,j)的元素实际上是第(i+1,j+1)的元素，比如第一行第一列的元素位置被记录为(0,0)而非(1,1)
# 执行加法计算后，元素位置为(i,j)处的计算结果为(i+1+j)
# 最后获得的X则是对加法计算的矩阵在每个位置再计算倒数后的值
X = 1. / (np.arange(1, 11) + np.arange(0, 10)[:, np.newaxis])
# y是一个纯1矩阵，一共10个数
y = np.ones(10)# #############################################################################
# Compute paths# 定义常数n_alphas = 200
n_alphas = 200
# 定义以10为底数的对数，真数从-10到-2均匀变化，一共输出n_alphas个/200个数
alphas = np.logspace(-10, -2, n_alphas)# 定义一个空列表
coefs = []
for a in alphas:# ridge定义了一个岭回归对象ridge = linear_model.Ridge(alpha=a, fit_intercept=False)# 执行岭回归计算ridge.fit(X, y)# ridge.coef_是岭回归计算出来的系数# 本例中，由于每一行的样本是10个特征，所以有10个系数# 每一行样本都会使用这10个系数coefs.append(ridge.coef_)# #############################################################################
# Display resultsax = plt.gca()ax.plot(alphas, coefs)
ax.set_xscale('log')
ax.set_xlim(ax.get_xlim()[::-1])  # reverse axis
plt.xlabel('alpha')
plt.ylabel('weights')
plt.title('Ridge coefficients as a function of the regularization')
plt.axis('tight')
plt.show()

【2.1】引入必要模块

# 引入必要模块
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 引入线性模型
from sklearn import linear_model

这里引入了必要模块，相对简单。

【2.2】岭回归计算

岭回归计算其实非常简单，首先定义了10X10的因变量样本矩阵和10个数字组成的自变量样本矩阵，然后直接进行岭回归计算，再把计算获得的岭回归系数都储存起来：

# X is the 10x10 Hilbert matrix
# 这里包括两个步骤
# 第一步,生成[1,2,...,10]的一维数组，一共10个数，组成一个行向量
# 第二步，生成[0,1,...,9]的一维数组，一共十个数，然后增加一个轴，转化为10行1列的二维矩阵，实际上是一个列向量
# 第三步，加号"+"串联起两个数组，并且数组自动广播，都变成10行10列的二维矩阵
# 二维矩阵相加的结果是，位置为(i,j)的元素实际上是第(i+1,j+1)的元素，比如第一行第一列的元素位置被记录为(0,0)而非(1,1)
# 执行加法计算后，元素位置为(i,j)处的计算结果为(i+1+j)
# 最后获得的X则是对加法计算的矩阵在每个位置再计算倒数后的值
X = 1. / (np.arange(1, 11) + np.arange(0, 10)[:, np.newaxis])
# y是一个纯1矩阵，一共10个数
y = np.ones(10)# #############################################################################
# Compute paths# 定义常数n_alphas = 200
n_alphas = 200
# 定义以10为底数的对数，真数从-10到-2均匀变化，一共输出n_alphas个/200个数
alphas = np.logspace(-10, -2, n_alphas)# 定义一个空列表
coefs = []
for a in alphas:# ridge定义了一个岭回归对象ridge = linear_model.Ridge(alpha=a, fit_intercept=False)# 执行岭回归计算ridge.fit(X, y)# ridge.coef_是岭回归计算出来的系数# 本例中，由于每一行的样本是10个特征，所以有10个系数# 每一行样本都会使用这10个系数coefs.append(ridge.coef_)

【2.3】画图

最后一部非常简单，展示每一个系数随着惩罚系数的变化而变化的趋势：

# Display resultsax = plt.gca()ax.plot(alphas, coefs)
ax.set_xscale('log')
ax.set_xlim(ax.get_xlim()[::-1])  # reverse axis
plt.xlabel('alpha')
plt.ylabel('weights')
plt.title('Ridge coefficients as a function of the regularization')
plt.axis('tight')
plt.show()