
支持向量机算法在深度学习没有火起来的2012年前,在机器学习算法中可谓是霸主地位,其思想是在二分类或者多分类任务中,将类别分开的超平面可能有很多种,那么哪一种的分类效果是最好的呢?这里引入了支撑向量的概念,我们总可以在几个类别的分界面处找到类别的一些样本点,以这些样本点的中垂线为平面的这个分界面可以使得类别中的点都离分界面足够远,那么这个平面就是最理想的分割超平面。
注意:SVM顾名思义,该算法只用到了一些支撑样本将两类或者多类样本分开的~~
SVM分为线性可分SVM,线性SVM和非线性SVM,后两者用到了核函数。
一、SVM中的数学:
1.凸优化
2.核函数
3.拉格朗日乘子法
二、SVM公式推导
基本定义(以二分类为例):
分割平面:是特征空间转换函数,简单地,
目标值属于{-1,1},通过sign(y(x))将样本分类为1或者-1
1.线性可分SVM(样本本身线性可分)
1.1 目标函数:遍历所有的x,对离分割面最近的x中,找到一组w,b,使得离该线最近的x到该直线的距离最大
变形达到:
整理在得到最终的目标函数:
1.2 求解目标函数,引入拉格朗日乘子法和KKT条件:
上式分别对w,b求导为0,并代入原式中,变形为求解alpha的约束最优化问题:
最终得到的w,b以及超平面分别是:
2.线性支持SVM(样本本身线性不可分)
2.1 引入松弛因子,目标函数和约束条件变为:
给定松弛因子,相当于引入了正则项,C->无穷大,相当于没有惩罚,所有样本眼分对,不容忍错误,容易overfitting,C->0,则过渡带宽,容忍有错误,model范化能力好,能防止overfitting
2.2 求解目标函数,仍用拉格朗日乘子法,,最终的目标函数为:
求解最优的alpha,并求得w和b.
3.非线性SVM,引入核函数
3.1 思想:不可分的样本,通过核函数映射到新的高维特征空间,使得样本变得可分,常见的核函数有多项式,高斯和sigmoid核函数,公式如下:
一般地,在不知道更多信息的时候使用高斯核函数是最稳妥的,高斯函数(RBF,径向基函数)是一个映射到无穷维的函数。
引入的代表了核函数映射到高维空间的胖瘦,其值大,则胖乎乎,其值小,则瘦兮兮~~
三、代码实现SVM
import numpy as np
from sklearn.svm import SVR
from sklearn.grid_search import GridSearchCV # 0.17 grid_search
import matplotlib.pyplot as plt
if __name__ == "__main__":
N = 50
np.random.seed(0)
x = np.sort(np.random.uniform(0, 6, N), axis=0)
y = 2*np.cos(x) + 0.1*np.random.randn(N)
x = x.reshape(-1, 1)
model = SVR(kernel='rbf')
c = np.logspace(-2, 2, 10)
gamma= np.logspace(-2, 2, 10)
svr = GridSearchCV(model, param_grid={'C': c, 'gamma': gamma}, cv=5)
svr.fit(x, y)
print 'C和gamma的最优参数:\n', svr.best_params_
x_test = np.linspace(x.min(), x.max(), 100).reshape(-1, 1)
y_predict = svr.predict(x_test)
sp = svr.best_estimator_.support_
plt.figure(facecolor='w')
plt.scatter(x[sp], y[sp], c='b', marker='o', label='Support Vectors')
plt.plot(x_test, y_predict, 'r--',label='RBF Kernel')
plt.plot(x, y, 'g-')
plt.legend(loc='best')
plt.title('SVR with grid_search C & gamma')
plt.xlabel('X')
plt.ylabel('Y')
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()
运行代码可以网格搜索到最优的Chegamma并得到SVM的结果可视化如下:
总结一下:
1.SVM中有两个超参数需要调参,一个是C,一个是,在不知道这两者怎么搭配最终的分类效果好,使用高斯函数(RBF)是最好的,可以用grid_search来找最优的一组值超参数,而不是随便
调参
2. 某一种模型调参的能力是有限的,不会对分类结果有质的飞跃,当怎么调都调不好的话,就应该考虑换一种模型了
3. 调参不是主要的,特征选择和数据的清洗对模型的结果影响更重要
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
K-S 曲线、回归与分类:数据分析中的重要工具 在数据分析与机器学习领域,K-S 曲线、回归和分类是三个核心概念与工具,它们各 ...
2025-07-31大数据时代对定性分析的影响 在大数据时代,海量、多样、高速且低价值密度的数据充斥着我们的生活与工作。而定性分析作为一 ...
2025-07-31CDA含金量分析 在数字经济与人工智能深度融合的时代,数据驱动决策已成为企业核心竞争力的关键要素。CDA(Certified Data Analys ...
2025-07-31SASEM 决策树:理论与实践应用 在复杂的决策场景中,如何从海量数据中提取有效信息并制定科学决策,是各界关注的焦点。SASEM 决 ...
2025-07-30SPSS 语法使用详解 在当今数据驱动的时代,SPSS( Statistical Package for the Social Sciences)作为一款功能强大的统计分析软 ...
2025-07-30人工智能对CDA数据分析领域的影响 人工智能对 CDA(Certified Data Analyst,注册数据分析师)数据分析领域的影响是全方位、多层 ...
2025-07-30MySQL执行计划中rows的计算逻辑:从原理到实践 MySQL 执行计划中 rows 的计算逻辑:从原理到实践 在 MySQL 数据库的查询优化中 ...
2025-07-29左偏态分布转正态分布:方法、原理与实践 左偏态分布转正态分布:方法、原理与实践 在统计分析、数据建模和科学研究中,正态分 ...
2025-07-29CDA 数据分析师的职业生涯规划:从入门到卓越的成长之路 在数字经济蓬勃发展的当下,数据已成为企业核心竞争力的重要来源,而 CD ...
2025-07-29CDA数据分析师证书考取全攻略 一、了解 CDA 数据分析师认证 CDA 数据分析师认证是一套科学化、专业化、国际化的人才考核标准, ...
2025-07-29解析神经网络中 Softmax 函数的核心作用 在神经网络的发展历程中,激活函数扮演着至关重要的角色,它们为网络赋予了非线性能力, ...
2025-07-29解析 response.text 与 response.content 的核心区别 在网络数据请求与处理的场景中,开发者经常需要从服务器返回的响应中提取数 ...
2025-07-29鸢尾花判别分析:机器学习中的经典实践案例 在机器学习的世界里,有一个经典的数据集如同引路明灯,为无数初学者打开了模式识别 ...
2025-07-29用 Python 开启数据分析之旅:从基础到实践的完整指南 在数据驱动决策的时代,数据分析已成为各行业不可或缺的核心能力。而 Pyt ...
2025-07-29从 CDA LEVEL II 考试题型看 Python 数据分析要点 在数据科学领域蓬勃发展的当下,CDA(Certified Data Analyst)认证成为众多从 ...
2025-07-29CDA 数据分析师的工作范围解析 在数字化时代的浪潮下,数据已成为企业发展的核心资产之一。CDA(Certified Data Analyst)数据分 ...
2025-07-29解析 insert into select 是否会锁表:原理、场景与应对策略 在数据库操作中,insert into select 是一种常用的批量数据插入语句 ...
2025-07-29用 Power BI 制作地图热力图:基于经纬度数据的实践指南 在数据可视化领域,地图热力图凭借直观呈现地理数据分布密度的优势,成 ...
2025-07-29从数据到决策:CDA 数据分析师如何重塑职场竞争力与行业价值 在数字经济席卷全球的今天,数据已从 “辅助工具” 升级为 “核心资 ...
2025-07-292025 年 CDA 数据分析师考纲焕新,引领行业人才新标准 在数字化浪潮奔涌向前的当下,数据已成为驱动各行业发展的核心要素。作为 ...
2025-07-29