非线性支持向量机(SVM)

理论知识推导

支持向量机(SVM)是一种用于分类和回归分析的监督学习模型。在处理非线性数据时,线性SVM可能无法很好地分离数据。为了解决这个问题,我们使用核函数将低维空间的非线性数据映射到高维空间,使得在高维空间中可以线性分离。

核函数

非线性SVM的目标函数

目标是找到最优分离超平面,使得分类间隔最大。其优化问题如下:

实施步骤与参数解读

  1. 导入库
  2. 生成多维数据集
  3. 数据标准化
  4. 分割数据集
  5. 训练未优化的非线性SVM模型
  6. 预测并评估未优化模型
  7. 优化模型(调整核函数和参数)
  8. 训练优化后的非线性SVM模型
  9. 预测并评估优化后的模型
  10. 可视化结果
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()
相关推荐
Christo317 分钟前
TFS-2026《Fuzzy Multi-Subspace Clustering 》
人工智能·算法·机器学习·数据挖掘
2401_8576835430 分钟前
C++中的原型模式
开发语言·c++·算法
s1hiyu39 分钟前
C++动态链接库开发
开发语言·c++·算法
(❁´◡`❁)Jimmy(❁´◡`❁)40 分钟前
CF2188 C. Restricted Sorting
c语言·开发语言·算法
We་ct40 分钟前
LeetCode 54. 螺旋矩阵:两种解法吃透顺时针遍历逻辑
前端·算法·leetcode·矩阵·typescript
星火开发设计1 小时前
C++ 预处理指令:#include、#define 与条件编译
java·开发语言·c++·学习·算法·知识
mit6.8241 小时前
dijk|tire+floyd+dp %
算法
独自破碎E1 小时前
【总和拆分 + 双变量遍历】LCR_012_寻找数组的中心下标
数据结构·算法
WBluuue1 小时前
Codeforces 1076 Div3(ABCDEFG)
c++·算法
u0109272712 小时前
模板编译期排序算法
开发语言·c++·算法