【Deep-ML系列】Pegasos Kernel SVM Implementation(手写支持向量机)

引言

支持向量机(SVM)是机器学习领域中一种非常强大的分类算法,广泛应用于各种分类任务。今天,我们将深入探讨SVM中的Pegasos算法及其与核函数的结合。通过代码示例和详细解释,我们将理解Pegasos算法如何逐步调整模型参数,从而优化分类器的性能。

Pegasos算法概述

Pegasos算法(Primal Estimated sub-GrAdient SOlver for SVM)是一种用于训练SVM的在线学习算法。与标准的SVM优化方法不同,Pegasos通过随机梯度下降(SGD)逐步更新模型参数,使得算法在处理大规模数据时更加高效。

在每次迭代中,Pegasos只对一个或一小部分样本进行参数更新,这与传统的批量梯度下降不同。这个特点使得Pegasos在处理大规模数据集时有明显的速度优势。

核函数的作用

核函数的引入是SVM的一个重要特性,使得它能够处理线性不可分的数据。核函数通过将原始数据映射到一个更高维度的空间,在这个空间中,数据可能变得线性可分。

我们讨论了两种常用的核函数:

  • 线性核函数:直接计算两个样本的点积,适用于线性可分的数据。
  • RBF(径向基函数)核:计算两个样本的高斯距离,适用于非线性可分的数据。
代码解析
python 复制代码
import numpy as np


def linear_kernel(x, y):
    return np.dot(x, y)


def rbf_kernel(x, y, sigma=1.0):
    return np.exp(-np.linalg.norm(x - y) ** 2 / (2 * (sigma ** 2)))


def pegasos_kernel_svm(data, labels, kernel='linear', lambda_val=0.01, iterations=100, sigma=1.0):
    n_samples = len(data)
    alphas = np.zeros(n_samples)
    b = 0

    for t in range(1, iterations + 1):
        for i in range(n_samples):
            eta = 1.0 / (lambda_val * t)
            if kernel == 'linear':
                kernel_func = linear_kernel
            elif kernel == 'rbf':
                kernel_func = lambda x, y: rbf_kernel(x, y, sigma)

            decision = sum(alphas[j] * labels[j] * kernel_func(data[j], data[i]) for j in range(n_samples)) + b
            if labels[i] * decision < 1:
                alphas[i] += eta * (labels[i] - lambda_val * alphas[i])
                b += eta * labels[i]

    return np.round(alphas, 4).tolist(), np.round(b, 4)


if __name__ == '__main__':
    data = np.array([[1, 2], [2, 3], [3, 1], [4, 1]])
    labels = np.array([1, 1, -1, -1])
    kernel = 'rbf'
    lambda_val = 0.01
    iterations = 100
    print(pegasos_kernel_svm(data, labels, kernel, lambda_val, iterations))
相关推荐
Sagittarius_A*1 小时前
后量子密码|通识认知 03|量子威胁辟谣:Grover 算法对对称密码的影响与误区
算法·信息安全·密码学·量子计算·pqc·后量子密码
QAQo7T2 小时前
Python组蓝桥杯备赛超详细知识点总结笔记_排序算法篇
笔记·python·算法·蓝桥杯·排序算法
千里之行,始于足下sanhai3 小时前
P8686 [蓝桥杯 2019 省 A] 修改数组 - 数字魔法大冒险 题解
c++·算法·动态规划
小星星闪亮登场3 小时前
Codeforces Round 1115 ( Div. 2)
数据结构·c++·算法·贪心算法·排序算法·codeforces
计算机小白一个3 小时前
蓝桥杯 Java B 组之哈希表应用(两数之和、重复元素判断)
java·数据结构·算法·蓝桥杯
Loge编程生活3 小时前
打卡信奥刷题(3449)用C++实现信奥题 P10429 [蓝桥杯 2024 省 B] 拔河
开发语言·数据结构·c++·算法·青少年编程
2601_957174654 小时前
大模型算法 简单 容易 用这个方法
算法
VALENIAN瓦伦尼安教学设备4 小时前
激光对中仪采购要点
数据库·嵌入式硬件·算法
小雷信息医学6 小时前
5 篇老年队列套路拆解第 3 篇:单库 + U 型新指标 + Cox + RCS 拐点
人工智能·机器学习
一碗白开水一6 小时前
入门实践工程九:基于 BERT 的中文情感分类微调~附:安装依赖库及工程源码
人工智能·深度学习·机器学习·自然语言处理·分类·bert