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
鲨莎分不晴40 分钟前
强化学习第五课 —— A2C & A3C:并行化是如何杀死经验回放
网络·算法·机器学习
搞科研的小刘选手1 小时前
【ISSN/ISBN双刊号】第三届电力电子与人工智能国际学术会议(PEAI 2026)
图像处理·人工智能·算法·电力电子·学术会议
拉姆哥的小屋1 小时前
从混沌到秩序:条件扩散模型在图像转换中的哲学与技术革命
人工智能·算法·机器学习
Sammyyyyy2 小时前
DeepSeek v3.2 正式发布,对标 GPT-5
开发语言·人工智能·gpt·算法·servbay
JoannaJuanCV2 小时前
自动驾驶—CARLA仿真(6)vehicle_gallery demo
人工智能·机器学习·自动驾驶·carla
sin_hielo2 小时前
leetcode 2110
数据结构·算法·leetcode
周杰伦_Jay2 小时前
【大模型数据标注】核心技术与优秀开源框架
人工智能·机器学习·eureka·开源·github
Jay20021112 小时前
【机器学习】33 强化学习 - 连续状态空间(DQN算法)
人工智能·算法·机器学习
panzer_maus2 小时前
归并排序的简单介绍
java·数据结构·算法
cici158743 小时前
二值化断裂裂缝的智能拼接算法
人工智能·算法·计算机视觉