Problema
Em vez de uma fórmula, treine a reta y = w × x + b com descida do gradiente em lote sobre o erro quadrático médio MSE = Σ(w × x + b - y)² / n.
Comece com w = 0 e b = 0. Em cada época, usando todos os pontos:
- errorᵢ = w × xᵢ + b - yᵢ
- dw = (2 / n) × Σ errorᵢ × xᵢ e db = (2 / n) × Σ errorᵢ
- w ← w - learning_rate × dw e b ← b - learning_rate × db (ambos calculados com os mesmos erros)
Implemente train_linear_regression(xs, ys, learning_rate, epochs).
Entrada
xs, ys: Os pontos de dados (mesmo tamanho).
learning_rate, epochs: O tamanho do passo e o número de atualizações.
Saída
Retorne [w, b] após o treinamento.
Restrições
1 ≤ número de pontos ≤ 1.000, 0 ≤ epochs ≤ 10.000
0 < learning_rate ≤ 1
-100 ≤ cada valor ≤ 100
Exemplos
Entrada:
xs = [1.0, 2.0]
ys = [2.0, 4.0]
epochs = 1
learning_rate = 0.1
Saída esperada:
expected = [1.0, 0.6]
Entrada:
std::vector<double> xs = {1.0, 2.0};
std::vector<double> ys = {2.0, 4.0};
long long epochs = 1;
double learning_rate = 0.1;
Saída esperada:
std::vector<double> expected = {1.0, 0.6};
Entrada:
double[] xs = new double[] {1.0, 2.0};
double[] ys = new double[] {2.0, 4.0};
long epochs = 1;
double learning_rate = 0.1;
Saída esperada:
double[] expected = new double[] {1.0, 0.6};
Explicação
Com w = b = 0, os erros são -2 e -4. dw = (2 / 2) × (-2×1 - 4×2) = -10 e db = (2 / 2) × (-2 - 4) = -6, então w = 0 - 0.1 × (-10) = 1 e b = 0 - 0.1 × (-6) = 0.6. Resultado: [1, 0.6].
Entrada:
xs = [1.0, 2.0, 3.0]
ys = [3.0, 5.0, 7.0]
epochs = 2000
learning_rate = 0.05
Saída esperada:
expected = [2.0, 1.0]
Entrada:
std::vector<double> xs = {1.0, 2.0, 3.0};
std::vector<double> ys = {3.0, 5.0, 7.0};
long long epochs = 2000;
double learning_rate = 0.05;
Saída esperada:
std::vector<double> expected = {2.0, 1.0};
Entrada:
double[] xs = new double[] {1.0, 2.0, 3.0};
double[] ys = new double[] {3.0, 5.0, 7.0};
long epochs = 2000;
double learning_rate = 0.05;
Saída esperada:
double[] expected = new double[] {2.0, 1.0};
Explicação
Os dados estão sobre y = 2x + 1. Depois de 2.000 épocas, a descida do gradiente convergiu para w = 2 e b = 1, a mesma resposta da fórmula de mínimos quadrados.
Referências
Este desafio foi adaptado para o CodeUtility. Siga o enunciado e as restrições acima.