【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
Jsundoku2 分钟前
第四章 机器学习 -- 马尔可夫决策过程
人工智能·机器学习·马尔可夫决策过程
lpfasd1233 分钟前
推荐算法进化史
算法·机器学习·推荐算法
Pniubi13 分钟前
力扣543二叉树的直径(深度优先搜索法(递归))
算法·leetcode·职场和发展
小奶包他干奶奶11 小时前
AI学习——1、机器学习概念
人工智能·机器学习
UIU11411 小时前
P1233 [ICPC 2001 Taejon R] 木棍加工
数据结构·c++·算法·动态规划
论文复现现场12 小时前
WRF、FEA 能用 L40S 加速吗?求解器检查、断点恢复与长期运行
java·数据库·算法·wrf·有限元分析·gpu计算·断点续算
ZhengEnCi12 小时前
用 AI 写代码为什么拼到最后还是拼人:算力瓶颈与领域专家提示词的本质差异
算法·架构
秋天的怀念_David13 小时前
第二十一夜 · 数字黑洞与西西弗斯的惩罚
java·程序人生·算法
碧海银沙音频科技研究院14 小时前
在PC电脑上用Whisper→Marian算法实现离线语音翻译功能
算法·whisper
niyongsheng14 小时前
3D 装箱算法工程化:数据结构、放置启发式与支撑规则
数据结构·算法·rust