组队学习——支持向量机

本次学习支持向量机部分数据如下所示

|----|------|-------|--------|-------------|------------|------|
| ID | mass | width | height | color_score | fruit_name | kind |

其中ID：1-59是对应训练集和验证集的数据，60-67是对应测试集的数据，其中水果类别一共有四类包括apple、lemon、orange、mandarin。要求根据1-59的数据集的自变量（mass、width、height、color_score）和因变量（kind），去预测60-67的数据水果种类

一、导入支持向量机和其他的库

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import numpy as np
from scipy import stats
from sklearn.model_selection import train_test_split
import pandas as pd  
from sklearn import svm  
from sklearn.metrics import accuracy_score

二、读取数据

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# 设置文件路径  
file_path = 'E:\\Jupyter Workspace\\数学建模\\多分类水果数据.csv'  
# 使用 pandas 的 read_csv 函数读取 CSV 文件，注意查看csv文件的编码，默认不填为utf-8编码
data = pd.read_csv(file_path,encoding='gbk')  
# 显示数据的前几行来验证读取是否成功  
print(data.head())
pd.set_option('display.unicode.ambiguous_as_wide', True)
pd.set_option('display.unicode.east_asian_width', True)
pd.set_option('display.width', 300) # 设置打印宽度(**重要**)
print(data.isnull().any())

三、划分数据

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# 选择第二列到最后一列，第一列相当于序号列可以忽略
X = data.iloc[0:59, 1:5]   # [:)左闭右开

Y = data.iloc[0:59, 6]

# 划分数据集为训练集和验证集
X_train, X_valid, Y_train, Y_valid = train_test_split(X, Y, test_size=0.2, random_state=42)

四、RBF核函数

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# RBF 核函数
rbf_model = svm.SVC(kernel='rbf', gamma='auto')
rbf_model.fit(X_train, Y_train)
rbf_pred = rbf_model.predict(X_valid)
print("RBF Kernel Accuracy:", accuracy_score(Y_valid, rbf_pred))

五、线性核函数

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# 线性核函数
linear_model = svm.SVC(kernel='linear')
linear_model.fit(X_train, Y_train)
linear_pred = linear_model.predict(X_valid)
print("Linear Kernel Accuracy:", accuracy_score(Y_valid, linear_pred))

六、多项式核函数

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# 多项式核函数
poly_model = svm.SVC(kernel='poly', degree=3)
poly_model.fit(X_train, Y_train)
poly_pred = poly_model.predict(X_valid)
print("Polynomial Kernel Accuracy:", accuracy_score(Y_valid, poly_pred))

七、Sigmoid核函数

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# Sigmoid 核函数
sigmoid_model = svm.SVC(kernel='sigmoid')
sigmoid_model.fit(X_train, Y_train)
sigmoid_pred = sigmoid_model.predict(X_valid)
print("Sigmoid Kernel Accuracy:", accuracy_score(Y_valid, sigmoid_pred))

其他

结合相关资料比较一下哪种核函数更适合该题数据，说明理由，同时给出测试集的对应预测结果

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test_X = data.iloc[59:, 1:5]
# print(test_X)
test_Y = data.iloc[59:, 6]
# print(test_Y)

#举例：若为xxx核函数
#预测数据
xxx_pred_test = xxx_model.predict(test_X)
print(xxx_pred_test)

拓展：尝试用以下指标衡量支持向量机（SVR）的预测效果

● MSE（均方误差）：预测值与实际值之差平方的期望值。取值越小，模型准确度越高。

● RMSE（均方根误差）：为 MSE 的平方根，取值越小，模型准确度越高。

● MAE（平均绝对误差）：绝对误差的平均值，能反映预测值误差的实际情况。取值越小，模型准确度越高。

● MAPE（平均绝对百分比误差）：是 MAE 的变形，它是一个百分比值。取值越小，模型准确度越高。

● R²：将预测值跟只使用均值的情况下相比，结果越靠近 1 模型准确度越高。