【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
m0_720245013 小时前
1543.统计好三元组(简单)
开发语言·算法
To_OC3 小时前
LC 560 和为 K 的子数组:前缀和配哈希表,这对组合我是真的服了
javascript·算法·程序员
hans汉斯4 小时前
《软件工程与应用》期刊推荐&10月版面征稿中
图像处理·人工智能·深度学习·算法·音视频·软件工程
叠层归一研究院4 小时前
AGI 系统(八):符号范畴嵌入函子 — SymCat ↪ C_M107 严格化
c语言·开发语言·人工智能·算法·transformer·agi
其美杰布-富贵-李5 小时前
08 进阶评估指标与算法特定指标
人工智能·算法
泰迪智能科技016 小时前
职业技术证书推荐:机器学习工程师证书
人工智能·机器学习
.道阻且长.6 小时前
5.LeetCode算法习题讲解--双指针--有效三角形的个数
算法·leetcode·职场和发展
我是海飞6 小时前
杰理JL703N SSD1306 OLED(128x64) 点阵屏移植说明
单片机·算法·嵌入式·音频·杰理
wabs6667 小时前
关于图论【最短路径之Bellman_ford 算法(单源有限最短路)|卡码网96.城市间货物运输III的思考】
数据结构·算法·图论·卡码网·bellman_ford·单源有限最短路
lsylalalala9 小时前
常见的排序算法1
数据结构·算法·排序算法