支持向量機(jī)(SVM)是一種廣泛使用的機(jī)器學(xué)習(xí)算法,可以在多種編程語言中實(shí)現(xiàn)。在您選擇使用哪種編程語言實(shí)現(xiàn)SVM時(shí),應(yīng)考慮幾個(gè)因素:
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對(duì)您的背景和技能的要求:如果您熟悉R語言或Python,那么使用這些語言實(shí)現(xiàn)SVM可能會(huì)更輕松。
工具的可用性和功能:使用Maltlab或其他工具可能會(huì)更方便,因?yàn)樗鼈円呀?jīng)為SVM實(shí)現(xiàn)了一些常用功能。但是,如果您希望實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的SVM功能,則可能需要使用編程語言來實(shí)現(xiàn)。
可擴(kuò)展性:如果您希望將SVM用于更復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù),則可能需要使用編程語言來實(shí)現(xiàn),以便更好地控制算法的行為。
總的來說,如果您熟悉R語言或Python,并希望能夠更好地控制SVM的行為,則可能需要使用這些語言來實(shí)現(xiàn)SVM。如果您只是希望快速實(shí)現(xiàn)SVM,則可能更喜歡使用Maltlab或其他工具。
特別的,對(duì)于優(yōu)化SVM,您可能需要使用編程語言來實(shí)現(xiàn),以便能夠更好地調(diào)配參數(shù)并調(diào)整算法的行為。對(duì)于優(yōu)化SVM,您可能需要考慮以下方面:
核函數(shù)的選擇:SVM使用核函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到高維空間,以便將其線性分類。因此,選擇合適的核函數(shù)可能會(huì)對(duì)SVM的性能產(chǎn)生重大影響。
懲罰參數(shù)的調(diào)整:SVM使用懲罰參數(shù)來控制模型的復(fù)雜度。調(diào)整懲罰參數(shù)可能會(huì)影響SVM的性能。
樣本權(quán)重的調(diào)整:SVM可以通過調(diào)整樣本權(quán)重來調(diào)整對(duì)某些樣本的偏好。調(diào)整樣本權(quán)重可能會(huì)影響SVM的性能。
總的來說,優(yōu)化SVM需要考慮多種因素,因此使用編程語言來實(shí)現(xiàn)SVM可能會(huì)更方便。
我先直觀地闡述我對(duì)SVM的理解,這其中不會(huì)涉及數(shù)學(xué)公式,然后給出Python代碼。
SVM是一種二分類模型,處理的數(shù)據(jù)可以分為三類:
線性可分,通過硬間隔最大化,學(xué)習(xí)線性分類器
近似線性可分,通過軟間隔最大化,學(xué)習(xí)線性分類器
線性不可分,通過核函數(shù)以及軟間隔最大化,學(xué)習(xí)非線性分類器
線性分類器,在平面上對(duì)應(yīng)直線;非線性分類器,在平面上對(duì)應(yīng)曲線。
硬間隔對(duì)應(yīng)于線性可分?jǐn)?shù)據(jù)集,可以將所有樣本正確分類,也正因?yàn)槿绱?,受噪聲樣本影響很大,不推薦。
軟間隔對(duì)應(yīng)于通常情況下的數(shù)據(jù)集(近似線性可分或線性不可分),允許一些超平面附近的樣本被錯(cuò)誤分類,從而提升了泛化性能。
如下圖:
實(shí)線是由硬間隔最大化得到的,預(yù)測能力顯然不及由軟間隔最大化得到的虛線。
對(duì)于線性不可分的數(shù)據(jù)集,如下圖:
我們直觀上覺得這時(shí)線性分類器,也就是直線,不能很好的分開紅點(diǎn)和藍(lán)點(diǎn)。
但是可以用一個(gè)介于紅點(diǎn)與藍(lán)點(diǎn)之間的類似圓的曲線將二者分開,如下圖:
我們假設(shè)這個(gè)黃色的曲線就是圓,不妨設(shè)其方程為x^2+y^2=1,那么核函數(shù)是干什么的呢?
我們將x^2映射為X,y^2映射為Y,那么超平面變成了X+Y=1。
那么原空間的線性不可分問題,就變成了新空間的(近似)線性可分問題。
此時(shí)就可以運(yùn)用處理(近似)線性可分問題的方法去解決線性不可分?jǐn)?shù)據(jù)集的分類問題。
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以上我用最簡單的語言粗略地解釋了SVM,沒有用到任何數(shù)學(xué)知識(shí)。但是沒有數(shù)學(xué),就體會(huì)不到SVM的精髓。因此接下來我會(huì)用盡量簡潔的語言敘述SVM的數(shù)學(xué)思想,如果沒有看過SVM推導(dǎo)過程的朋友完全可以跳過下面這段。
對(duì)于求解(近似)線性可分問題:
由最大間隔法,得到凸二次規(guī)劃問題,這類問題是有最優(yōu)解的(理論上可以直接調(diào)用二次規(guī)劃計(jì)算包,得出最優(yōu)解)
我們得到以上凸優(yōu)化問題的對(duì)偶問題,一是因?yàn)閷?duì)偶問題更容易求解,二是引入核函數(shù),推廣到非線性問題。
求解對(duì)偶問題得到原始問題的解,進(jìn)而確定分離超平面和分類決策函數(shù)。由于對(duì)偶問題里目標(biāo)函數(shù)和分類決策函數(shù)只涉及實(shí)例與實(shí)例之間的內(nèi)積,即xi,xj。我們引入核函數(shù)的概念。
拓展到求解線性不可分問題:
如之前的例子,對(duì)于線性不可分的數(shù)據(jù)集的任意兩個(gè)實(shí)例:xi,xj。當(dāng)我們?nèi)∧硞€(gè)特定映射f之后,f(xi)與f(xj)在高維空間中線性可分,運(yùn)用上述的求解(近似)線性可分問題的方法,我們看到目標(biāo)函數(shù)和分類決策函數(shù)只涉及內(nèi)積f(xi),f(xj)。由于高維空間中的內(nèi)積計(jì)算非常復(fù)雜,我們可以引入核函數(shù)K(xi,xj)=f(xi),f(xj),因此內(nèi)積問題變成了求函數(shù)值問題。最有趣的是,我們根本不需要知道映射f。精彩!
我不準(zhǔn)備在這里放推導(dǎo)過程,因?yàn)橐呀?jīng)有很多非常好的學(xué)習(xí)資料,如果有興趣,可以看:CS229 Lecture notes
最后就是SMO算法求解SVM問題,有興趣的話直接看作者論文:Sequential Minimal Optimization:A Fast Algorithm for Training Support Vector Machines
我直接給出代碼:SMO+SVM
在線性可分?jǐn)?shù)據(jù)集上運(yùn)行結(jié)果:
圖中標(biāo)出了支持向量這個(gè)非常完美,支持向量都在超平面附近。
在線性不可分?jǐn)?shù)據(jù)集上運(yùn)行結(jié)果(200個(gè)樣本):
核函數(shù)用了高斯核,取了不同的sigma
sigma=1,有189個(gè)支持向量,相當(dāng)于用整個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。
sigma=10,有20個(gè)支持向量,邊界曲線能較好的擬合數(shù)據(jù)集特點(diǎn)。
我們可以看到,當(dāng)支持向量太少,可能會(huì)得到很差的決策邊界。如果支持向量太多,就相當(dāng)于每次都利用整個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類,類似KNN。
這個(gè)和用不用python沒啥關(guān)系,是數(shù)據(jù)來源的問題。 調(diào)用淘寶API,使用 api相關(guān)接口獲得你想要的內(nèi)容,我 記得api中有相關(guān)的接口,你可以看一下接口的說明。 用python做爬蟲來進(jìn)行頁面數(shù)據(jù)的獲齲。
SVM 是 Support Vector Machine 的簡稱,它的中文名為支持向量機(jī),屬于一種有監(jiān)督的機(jī)器學(xué)習(xí)算法,可用于離散因變量的分類和連續(xù)因變量的預(yù)測。通常情況下,該算法相對(duì)于其他單一的分類算法(如 Logistic 回歸、決策樹、樸素貝葉斯、 KNN 等)會(huì)有更好的預(yù)測準(zhǔn)確率,主要是因?yàn)樗梢詫⒌途S線性不可分的空間轉(zhuǎn)換為高維的線性可分空間。
“分割帶”代表了模型劃分樣本點(diǎn)的能力或可信度,“分割帶”越寬,說明模型能夠?qū)颖军c(diǎn)劃分得越清晰,進(jìn)而保證模型泛化能力越強(qiáng),分類的可信度越高;反之,“分割帶”越窄,說明模型的準(zhǔn)確率越容易受到異常點(diǎn)的影響,進(jìn)而理解為模型的預(yù)測能力越弱,分類的可信度越低。
線性可分的 所對(duì)應(yīng)的函數(shù)間隔滿足 的條件,故 就等于 。所以,可以將目標(biāo)函數(shù) 等價(jià)為如下的表達(dá)式:
假設(shè)存在一個(gè)需要最小化的目標(biāo)函數(shù) ,并且該目標(biāo)函數(shù)同時(shí)受到 的約束。如需得到最優(yōu)化的解,則需要利用拉格朗日對(duì)偶性將原始的最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為對(duì)偶問題,即:
分割面的求解
分割面的表達(dá)式
對(duì)于非線性SVM模型而言,需要經(jīng)過兩個(gè)步驟,一個(gè)是將原始空間中的樣本點(diǎn)映射到高維的新空間中,另一個(gè)是在新空間中尋找一個(gè)用于識(shí)別各類別樣本點(diǎn)線性“超平面”。
假設(shè)原始空間中的樣本點(diǎn)為 ,將樣本通過某種轉(zhuǎn)換 映射到高維空間中,則非線性SVM模型的目標(biāo)函數(shù)可以表示為:
其中,內(nèi)積 可以利用核函數(shù)替換,即 。對(duì)于上式而言,同樣需要計(jì)算最優(yōu)的拉格朗日乘積 ,進(jìn)而可以得到線性“超平面” 與 的值:
假設(shè)原始空間中的兩個(gè)樣本點(diǎn)為 ,在其擴(kuò)展到高維空間后,它們的內(nèi)積 如果等于樣本點(diǎn) 在原始空間中某個(gè)函數(shù)的輸出,那么該函數(shù)就稱為核函數(shù)。
線性核函數(shù)的表達(dá)式為 ,故對(duì)應(yīng)的分割“超平面”為:
多項(xiàng)式核函數(shù)的表達(dá)式為 ,故對(duì)應(yīng)的分割“超平面”為:
高斯核函數(shù)的表達(dá)式為 ,故對(duì)應(yīng)的分割“超平面”為:
Sigmoid 核函數(shù)的表達(dá)式為 ,故對(duì)應(yīng)的分割“超平面”為:
在實(shí)際應(yīng)用中, SVM 模型對(duì)核函數(shù)的選擇是非常敏感的,所以需要通過先驗(yàn)的領(lǐng)域知識(shí)或者交叉驗(yàn)證的方法選出合理的核函數(shù)。大多數(shù)情況下,選擇高斯核函數(shù)是一種相對(duì)偷懶而有效的方法,因?yàn)楦咚购耸且环N指數(shù)函數(shù),它的泰勒展開式可以是無窮維的,即相當(dāng)于把原始樣本點(diǎn)映射到高維空間中。
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看具體的數(shù)據(jù),如果特征向量的維度跟訓(xùn)練數(shù)據(jù)的數(shù)量差不多的話建議選線性的,否則的話試試高斯核吧
Python中選擇語句主要有3種形式,分別為if語句、if…else語句和if…elif…else多分支語句。
if…elif…else語句
但有時(shí)候我們需要很多判斷,并不是非黑即白,這時(shí)用戶就需要從多個(gè)選項(xiàng)中選擇一個(gè)。在開發(fā)程序時(shí),如果遇到多選一的情況。
則可以使用if…elif…else語句,該語句是一個(gè)多分支選擇語句,通常表現(xiàn)為“如果滿足某種條件,進(jìn)行某種處理,否則,如果滿足另一種條件,則執(zhí)行另一種處理……”。
if注意:
1.比較表達(dá)式無論簡單還是復(fù)雜,結(jié)果必須為Boolean類型。
2.if語句控制的語句體只有如果只有一條語句,大括號(hào)可以省略;如果是多條語句則不能省略,建議永遠(yuǎn)不要省略。
如:if(比較表達(dá)式)
語句
3.一般來說:有左大括號(hào)就沒有分號(hào),有分號(hào)就沒有左大括號(hào)。
如:if(比較表達(dá)式){........}, if(比較表達(dá)式)。
分享文章:python核函數(shù)選擇 核函數(shù)的選擇
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