京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
一、线性可分支持向量机的概念
线性可分支持向量机是用于求解线性可分问题的分类问题。对于给定的线性可分训练数据集,通过间隔最大化构造相应的凸二次优化问题可以得到分离超平面:
以及相应的分类决策函数

称为线性可分支持向量机。
二、线性可分支持向量机的原理
1、原始问题
支持向量机学习的基本想法是求解能够正确划分训练数据集并且几何间隔最大的分离超平面,这里的间隔最大化又称为硬间隔最大化。
我们可以把这样的问题抽象称为如下的数学表达式:

然而,函数间隔的取值并不影响最优化问题的解,我们可以取。则上述的优化问题就可以转化为:

可以将上述的最大化问题转化为最小化问题:

这样的问题是一个凸二次规划的问题。在线性可分情况下,训练数据集的样本点中的分离超平面距离最近的样本点的事例称为支持向量,即满足:
2、对偶算法
对于上述的带约束的优化问题,我们可以引进拉格朗日函数来解决:

这样,原始的问题就转化成一个极小极大问题:

再通过拉格朗日函数的对偶性,将上述的极小极大问题转换成一个极大极小问题:

此时,我们先求:
将拉格朗日函数
分别对和求偏导,并令其为0,则为

可得:
将上面两个等式带入拉格朗日函数
,得
再求
对a的极大,即:

将这样的最大化问题转化为最小化问题,即为

根据拉格朗日对偶性,通过对偶函数的最优解即可以求出原始函数的最优解:

其中,下标是使得
的样本。这里使得
的样本也称为支撑向量,与上述的满足
的样本本质上是一样的。
三、线性可分支持向量机的步骤
1、构造带约束的优化问题:

2、计算原始问题的最优解:

3、求分离超平面:

分类决策平面:

四、实验的仿真
我们通过二次规划来求解上述的带约束的优化问题,对于一个实例:(选自:《统计学习方法》)正例点为
,负例点为
,图像为:数据分析师培训

(正例点和负例点)
MATLAB代码
[plain] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
%% 基于凸二次规划的线性可分支持向量机
% 清空内存
clear all;
clc;
%简单的测试数据集
X = [3,3;4,3;1,1];
x_1 = X(:,1);
x_2 = X(:,2);
Y = [1,1,-1];%标签
m = size(X);
for i = 1:m(1,1)
X(i,:) = X(i,:)*Y(1,i);
end
%% 对偶问题,用二次规划来求解
H = X*X';
f = [-1;-1;-1];
A = Y;
b = 0;
lb = zeros(3,1);
% 调用二次规划的函数
[x,fval,exitflag,output,lambda] = quadprog(H,f,[],[],A,b,lb);
% 求原问题的解
n = size(x);
w = x' * X;
for i = 1:n(1,1)
if x(i,1) > 0
b = Y(1,i)-w*X(i,:)'*Y(1,i);
break;
end
end
% 求出分离超平面
y_1 = [0,4];
for i = 1:2
y_2(1,i) = (-b-w(1,1)*y_1(1,i))./w(1,2);
end
hold on
plot(y_1,y_2);
for i = 1:3
if Y(1,i) == 1
plot(x_1(i,:),x_2(i,:),'+r');
elseif Y(1,i) == -1
plot(x_1(i,:),x_2(i,:),'og');
end
end
axis([0,7,0,7])
hold off
分类的结果:

(最终的分类超平面)
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在使用Excel数据透视表进行数据分析时,我们常需要在透视表旁添加备注列,用于标注数据背景、异常说明、业务解读等关键信息。但 ...
2025-12-22在MySQL数据库的性能优化体系中,索引是提升查询效率的“核心武器”——一个合理的索引能将百万级数据的查询耗时从秒级压缩至毫 ...
2025-12-22在数据量爆炸式增长的数字化时代,企业数据呈现“来源杂、格式多、价值不均”的特点,不少CDA(Certified Data Analyst)数据分 ...
2025-12-22在企业数据化运营体系中,同比、环比分析是洞察业务趋势、评估运营效果的核心手段。同比(与上年同期对比)可消除季节性波动影响 ...
2025-12-19在数字化时代,用户已成为企业竞争的核心资产,而“理解用户”则是激活这一资产的关键。用户行为分析系统(User Behavior Analys ...
2025-12-19在数字化转型的深水区,企业对数据价值的挖掘不再局限于零散的分析项目,而是转向“体系化运营”——数据治理体系作为保障数据全 ...
2025-12-19在数据科学的工具箱中,析因分析(Factor Analysis, FA)、聚类分析(Clustering Analysis)与主成分分析(Principal Component ...
2025-12-18自2017年《Attention Is All You Need》一文问世以来,Transformer模型凭借自注意力机制的强大建模能力,在NLP、CV、语音等领域 ...
2025-12-18在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的时间序列分析工作中,常面临这样的困惑:某电商平台月度销售额增长20%,但增长是来 ...
2025-12-18在机器学习实践中,“超小数据集”(通常指样本量从几十到几百,远小于模型参数规模)是绕不开的场景——医疗领域的罕见病数据、 ...
2025-12-17数据仓库作为企业决策分析的“数据中枢”,其价值完全依赖于数据质量——若输入的是缺失、重复、不一致的“脏数据”,后续的建模 ...
2025-12-17在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的日常工作中,“随时间变化的数据”无处不在——零售企业的每日销售额、互联网平台 ...
2025-12-17在休闲游戏的运营体系中,次日留存率是当之无愧的“生死线”——它不仅是衡量产品核心吸引力的首个关键指标,更直接决定了后续LT ...
2025-12-16在数字化转型浪潮中,“以用户为中心”已成为企业的核心经营理念,而用户画像则是企业洞察用户、精准决策的“核心工具”。然而, ...
2025-12-16在零售行业从“流量争夺”转向“价值深耕”的演进中,塔吉特百货(Target)以两场标志性实践树立了行业标杆——2000年后的孕妇精 ...
2025-12-15在统计学领域,二项分布与卡方检验是两个高频出现的概念,二者都常用于处理离散数据,因此常被初学者混淆。但本质上,二项分布是 ...
2025-12-15在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的工作链路中,“标签加工”是连接原始数据与业务应用的关键环节。企业积累的用户行 ...
2025-12-15在Python开发中,HTTP请求是与外部服务交互的核心场景——调用第三方API、对接微服务、爬取数据等都离不开它。虽然requests库已 ...
2025-12-12在数据驱动决策中,“数据波动大不大”是高频问题——零售店长关心日销售额是否稳定,工厂管理者关注产品尺寸偏差是否可控,基金 ...
2025-12-12在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的能力矩阵中,数据查询语言(SQL)是贯穿工作全流程的“核心工具”。无论是从数据库 ...
2025-12-12