支持向量机(SVM)

支持向量机(SVM)理论知识推导

支持向量机(Support Vector Machine, SVM)是一种用于分类和回归分析的监督学习模型。其主要目的是找到一个能够分离不同类别的超平面。

线性可分情况下的SVM

非线性情况下的SVM

常见的核函数包括:

实施步骤与参数解读
  1. 数据预处理:数据标准化或归一化。
  2. 选择核函数与参数 :选择合适的核函数(如RBF)和参数(如 )。
  3. 模型训练:使用训练数据拟合SVM模型。
  4. 模型预测与评估:使用测试数据进行预测,并计算模型的性能指标(如准确率)。
python 复制代码
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn import datasets
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.svm import SVC
from sklearn.metrics import classification_report, accuracy_score

# 设置全局字体为楷体
plt.rcParams['font.family'] = 'KaiTi'

# 生成多维数据集
X, y = datasets.make_classification(n_samples=500, n_features=5, n_informative=3, n_redundant=2, random_state=42)

# 数据标准化
scaler = StandardScaler()
X = scaler.fit_transform(X)

# 数据集划分
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)

# 未优化模型
clf_unoptimized = SVC(kernel='rbf')
clf_unoptimized.fit(X_train, y_train)
y_pred_unoptimized = clf_unoptimized.predict(X_test)

# 输出未优化模型的结果
print("未优化模型的分类报告:")
print(classification_report(y_test, y_pred_unoptimized))
print("未优化模型的准确率:", accuracy_score(y_test, y_pred_unoptimized))

# 优化后的模型
clf_optimized = SVC(kernel='rbf', C=10, gamma=0.1)
clf_optimized.fit(X_train, y_train)
y_pred_optimized = clf_optimized.predict(X_test)

# 输出优化后的模型的结果
print("优化后的模型的分类报告:")
print(classification_report(y_test, y_pred_optimized))
print("优化后的模型的准确率:", accuracy_score(y_test, y_pred_optimized))

# 可视化
plt.figure(figsize=(12, 6))

# 选取二维特征进行可视化
X_vis = X_test[:, :2]
y_vis = y_test

# 未优化模型的可视化
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.scatter(X_vis[y_vis == 0][:, 0], X_vis[y_vis == 0][:, 1], color='blue', label='Class 0')
plt.scatter(X_vis[y_vis == 1][:, 0], X_vis[y_vis == 1][:, 1], color='red', label='Class 1')
plt.title('未优化模型')
plt.xlabel('Feature 1')
plt.ylabel('Feature 2')
plt.legend()

# 优化后的模型的可视化
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.scatter(X_vis[y_vis == 0][:, 0], X_vis[y_vis == 0][:, 1], color='blue', label='Class 0')
plt.scatter(X_vis[y_vis == 1][:, 0], X_vis[y_vis == 1][:, 1], color='red', label='Class 1')
plt.title('优化后的模型')
plt.xlabel('Feature 1')
plt.ylabel('Feature 2')
plt.legend()

plt.show()
结果解释
  • 未优化模型:使用默认参数的非线性SVM,分类报告和准确率较低,可能因为未选择合适的超参数。
  • 优化后的模型 :调整了超参数,分类报告和准确率显著提升,说明参数优化后的模型性能更好。
可视化图展示
  • 未优化模型:二维特征的可视化显示了数据分布和分类结果,可以看到分类边界不够明确。
  • 优化后的模型:优化后的模型分类边界更加清晰,分类结果更接近实际情况。

通过上述步骤,我们实现了非线性支持向量机的训练和优化,并通过可视化对比了两个模型的效果。

相关推荐
骑自行车的码农11 分钟前
🍂 React DOM树的构建原理和算法
javascript·算法·react.js
CoderYanger37 分钟前
优选算法-优先级队列(堆):75.数据流中的第K大元素
java·开发语言·算法·leetcode·职场和发展·1024程序员节
希望有朝一日能如愿以偿38 分钟前
力扣每日一题:能被k整除的最小整数
数据结构·算法·leetcode
Controller-Inversion38 分钟前
力扣53最大字数组和
算法·leetcode·职场和发展
rit843249940 分钟前
基于感知节点误差的TDOA定位算法
算法
m0_3722570244 分钟前
ID3 算法为什么可以用来优化决策树
算法·决策树·机器学习
q***25211 小时前
SpringMVC 请求参数接收
前端·javascript·算法
数模加油站1 小时前
25认证杯C题成品论文第一弹【冲奖硬核+无盲点解析】
算法·数学建模·认证杯·25认证杯
MobotStone1 小时前
数字沟通之道
人工智能·算法
Together_CZ1 小时前
Cambrian-S: Towards Spatial Supersensing in Video——迈向视频中的空间超感知
人工智能·机器学习·音视频·spatial·cambrian-s·迈向视频中的空间超感知·supersensing