【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
硅谷秋水1 小时前
EgoSteer:一种基于第一人称视角视频、实现可控灵巧操作的全栈系统
深度学习·机器学习·语言模型·机器人·音视频
2601_956121971 小时前
二分算法(知识点+题目)
c++·算法
格林威2 小时前
多相机微秒级对齐:硬件触发 vs PTP(IEEE 1588)方案实战对比
开发语言·人工智能·数码相机·机器学习·计算机视觉·视觉检测·机器视觉
六边形战士DONK4 小时前
15-参数的点估计方法[矩估计,极大似然估计]
人工智能·机器学习·概率论
AndrewHZ4 小时前
【LLM技术全景】阶段总结:技术原理篇核心知识回顾
人工智能·深度学习·算法·语言模型·大模型·llm·芯片开发
小星星闪亮登场5 小时前
2026萌新联赛第三场-- (郑州轻工业大学)
数据结构·c++·经验分享·算法·贪心算法·排序算法·深度优先
冻柠檬飞冰走茶5 小时前
PTA基础编程题目集 7-8超速判断(C++语言实现)
开发语言·数据结构·c++·算法
玖玥拾6 小时前
LeetCode 88 合并两个有序数组
算法·leetcode
数据皮皮侠AI6 小时前
上市公司数字供应链金融指数(2010-2024)
大数据·人工智能·算法
小程故事多_806 小时前
用GRPO算法重塑多智能体系统,从原理落地到复杂任务规划实战
人工智能·算法