{
"cells": [
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"### Przygotowanie innowacyjnych materiałów szkoleniowych i dokumentacji wewnętrznych w obszarze IT\n",
"# 3. Przykład materiałów szkoleniowych w Jupyter Notebook\n",
"### *Paweł Skórzewski*"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"Poniższe materiały pochodzą z kursu \"Uczenie maszynowe i big data\"."
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"Do ich uruchomienia niezbędne jest zainstalowanie biblioteki `pandas`:\n",
"\n",
" pip install pandas\n",
" \n",
"lub\n",
"\n",
" conda install pandas"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"## Funkcja kosztu"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "subslide"
}
},
"source": [
"### Zadanie\n",
"Znając $x$ – ludność miasta (w dziesiątkach tysięcy mieszkańców),\n",
"należy przewidzieć $y$ – dochód firmy transportowej (w dziesiątkach tysięcy dolarów).\n",
"\n",
"(Dane pochodzą z kursu „Machine Learning”, Andrew Ng, Coursera)."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": 1,
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "notes"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"import numpy as np\n",
"import matplotlib\n",
"import matplotlib.pyplot as pl\n",
"import ipywidgets as widgets\n",
"\n",
"%matplotlib inline\n",
"%config InlineBackend.figure_format = 'svg'\n",
"\n",
"from IPython.display import display, Math, Latex"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"### Dane"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": 2,
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "fragment"
}
},
"outputs": [
{
"name": "stdout",
"output_type": "stream",
"text": [
"6.1101,17.592\n",
"\n",
"5.5277,9.1302\n",
"\n",
"8.5186,13.662\n",
"\n",
"7.0032,11.854\n",
"\n",
"5.8598,6.8233\n",
"\n",
"8.3829,11.886\n",
"\n",
"7.4764,4.3483\n",
"\n",
"8.5781,12\n",
"\n",
"6.4862,6.5987\n",
"\n",
"5.0546,3.8166\n",
"\n"
]
}
],
"source": [
"with open('data01_train.csv') as data:\n",
" for line in data.readlines()[:10]:\n",
" print(line)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "subslide"
}
},
"source": [
"### Wczytanie danych"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": 3,
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "fragment"
}
},
"outputs": [
{
"name": "stdout",
"output_type": "stream",
"text": [
"x = [6.1101, 5.5277, 8.5186, 7.0032, 5.8598, 8.3829, 7.4764, 8.5781, 6.4862, 5.0546]\n",
"y = [17.592, 9.1302, 13.662, 11.854, 6.8233, 11.886, 4.3483, 12.0, 6.5987, 3.8166]\n"
]
}
],
"source": [
"import csv\n",
"\n",
"reader = csv.reader(open('data01_train.csv'), delimiter=',')\n",
"\n",
"x = list()\n",
"y = list()\n",
"for xi, yi in reader:\n",
" x.append(float(xi))\n",
" y.append(float(yi)) \n",
" \n",
"print('x = {}'.format(x[:10])) \n",
"print('y = {}'.format(y[:10]))"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"### Hipoteza i parametry modelu"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "notes"
}
},
"source": [
"Jak przewidzieć $y$ na podstawie danego $x$? W celu odpowiedzi na to pytanie będziemy starać się znaleźć taką funkcję $h(x)$, która będzie najlepiej obrazować zależność między $x$ a $y$, tj. $y \\sim h(x)$.\n",
"\n",
"Zacznijmy od najprostszego przypadku, kiedy $h(x)$ jest po prostu funkcją liniową. Ogólny wzór funkcji liniowej to\n",
"$$ h(x) = a \\, x + b $$\n",
"\n",
"Pamiętajmy jednak, że współczynniki $a$ i $b$ nie są w tej chwili dane z góry – naszym zadaniem właśnie będzie znalezienie takich ich wartości, żeby $h(x)$ było „możliwie jak najbliżej” $y$ (co właściwie oznacza to sformułowanie, wyjaśnię potem).\n",
"\n",
"Poszukiwaną funkcję $h$ będziemy nazywać **funkcją hipotezy**, a jej współczynniki – **parametrami modelu**.\n",
"\n",
"W teorii uczenia maszynowego parametry modelu oznacza się na ogół grecką literą $\\theta$ z odpowiednimi indeksami, dlatego powyższy wzór opisujący liniową funkcję hipotezy zapiszemy jako\n",
"$$ h(x) = \\theta_0 + \\theta_1 x $$\n",
"\n",
"**Parametry modelu** tworzą wektor, który oznaczymy po prostu przez $\\theta$:"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "fragment"
}
},
"source": [
"$$ \\theta = \\left[\\begin{array}{c}\\theta_0\\\\ \\theta_1\\end{array}\\right] $$"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "notes"
}
},
"source": [
"Żeby podkreślić fakt, że funkcja hipotezy zależy od parametrów modelu, będziemy pisać $h_\\theta$ zamiast $h$:"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "fragment"
}
},
"source": [
"$$ h_{\\theta}(x) = \\theta_0 + \\theta_1 x $$"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"Przyjrzyjmy się teraz, jak wyglądają dane, które mamy modelować:"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": 4,
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "notes"
}
},
"outputs": [
{
"data": {
"image/svg+xml": [
"\r\n",
"\r\n",
"\r\n",
"\r\n"
],
"text/plain": [
"