怎麼優化演算法性能

A. 機器學習怎麼不斷的優化演算法的預測性能

您好
基於以下三個原因，我們選擇Python作為實現機器學習演算法的編程語言：(1) Python的語法清晰；(2) 易於操作純文本文件；(3) 使用廣泛，存在大量的開發文檔。

可執行偽代碼

Python具有清晰的語法結構，大家也把它稱作可執行偽代碼（executable pseudo-code）。默認安裝的Python開發環境已經附帶了很多高級數據類型，如列表、元組、字典、集合、隊列等，無需進一步編程就可以使用這些數據類型的操作。使用這些數據類型使得實現抽象的數學概念非常簡單。此外，讀者還可以使用自己熟悉的編程風格，如面向對象編程、面向過程編程、或者函數式編程。不熟悉Python的讀者可以參閱附錄A，該附錄詳細介紹了Python語言、Python使用的數據類型以及安裝指南。

Python語言處理和操作文本文件非常簡單，非常易於處理非數值型數據。Python語言提供了豐富的正則表達式函數以及很多訪問Web頁面的函數庫，使得從HTML中提取數據變得非常簡單直觀。

Python比較流行

Python語言使用廣泛，代碼範例也很多，便於讀者快速學習和掌握。此外，在開發實際應用程序時，也可以利用豐富的模塊庫縮短開發周期。

在科學和金融領域，Python語言得到了廣泛應用。SciPy和NumPy等許多科學函數庫都實現了向量和矩陣操作，這些函數庫增加了代碼的可讀性，學過線性代數的人都可以看懂代碼的實際功能。另外，科學函數庫SciPy和NumPy使用底層語言（C和Fortran）編寫，提高了相關應用程序的計算性能。本書將大量使用Python的NumPy。

Python的科學工具可以與繪圖工具Matplotlib協同工作。Matplotlib可以繪制2D、3D圖形，也可以處理科學研究中經常使用到的圖形，所以本書也將大量使用Matplotlib。

Python開發環境還提供了互動式shell環境，允許用戶開發程序時查看和檢測程序內容。

Python開發環境將來還會集成Pylab模塊，它將NumPy、SciPy和Matplotlib合並為一個開發環境。在本書寫作時，Pylab還沒有並入Python環境，但是不遠的將來我們肯定可以在Python開發環境找到它。

B. 優化演算法是什麼呢

優化演算法是指對演算法的有關性能進行優化，如時間復雜度、空間復雜度、正確性、健壯性。

大數據時代到來，演算法要處理數據的數量級也越來越大以及處理問題的場景千變萬化。為了增強演算法的處理問題的能力，對演算法進行優化是必不可少的。演算法優化一般是對演算法結構和收斂性進行優化。

同一問題可用不同演算法解決，而一個演算法的質量優劣將影響到演算法乃至程序的效率。演算法分析的目的在於選擇合適演算法和改進演算法。一個演算法的評價主要從時間復雜度和空間復雜度來考慮。

遺傳演算法

遺傳演算法也是受自然科學的啟發。這類演算法的運行過程是先隨機生成一組解，稱之為種群。在優化過程中的每一步，演算法會計算整個種群的成本函數，從而得到一個有關題解的排序，在對題解排序之後，一個新的種群----稱之為下一代就被創建出來了。首先，我們將當前種群中位於最頂端的題解加入其所在的新種群中，稱之為精英選拔法。新種群中的餘下部分是由修改最優解後形成的全新解組成。

常用的有兩種修改題解的方法。其中一種稱為變異，其做法是對一個既有解進行微小的、簡單的、隨機的改變；修改題解的另一種方法稱為交叉或配對，這種方法是選取最優解種的兩個解，然後將它們按某種方式進行組合。爾後，這一過程會一直重復進行，直到達到指定的迭代次數，或者連續經過數代後題解都沒有改善時停止。