
支持向量机算法在深度学习没有火起来的2012年前,在机器学习算法中可谓是霸主地位,其思想是在二分类或者多分类任务中,将类别分开的超平面可能有很多种,那么哪一种的分类效果是最好的呢?这里引入了支撑向量的概念,我们总可以在几个类别的分界面处找到类别的一些样本点,以这些样本点的中垂线为平面的这个分界面可以使得类别中的点都离分界面足够远,那么这个平面就是最理想的分割超平面。
注意:SVM顾名思义,该算法只用到了一些支撑样本将两类或者多类样本分开的~~
SVM分为线性可分SVM,线性SVM和非线性SVM,后两者用到了核函数。
一、SVM中的数学:
1.凸优化
2.核函数
3.拉格朗日乘子法
二、SVM公式推导
基本定义(以二分类为例):
分割平面:是特征空间转换函数,简单地,
目标值属于{-1,1},通过sign(y(x))将样本分类为1或者-1
1.线性可分SVM(样本本身线性可分)
1.1 目标函数:遍历所有的x,对离分割面最近的x中,找到一组w,b,使得离该线最近的x到该直线的距离最大
变形达到:
整理在得到最终的目标函数:
1.2 求解目标函数,引入拉格朗日乘子法和KKT条件:
上式分别对w,b求导为0,并代入原式中,变形为求解alpha的约束最优化问题:
最终得到的w,b以及超平面分别是:
2.线性支持SVM(样本本身线性不可分)
2.1 引入松弛因子,目标函数和约束条件变为:
给定松弛因子,相当于引入了正则项,C->无穷大,相当于没有惩罚,所有样本眼分对,不容忍错误,容易overfitting,C->0,则过渡带宽,容忍有错误,model范化能力好,能防止overfitting
2.2 求解目标函数,仍用拉格朗日乘子法,,最终的目标函数为:
求解最优的alpha,并求得w和b.
3.非线性SVM,引入核函数
3.1 思想:不可分的样本,通过核函数映射到新的高维特征空间,使得样本变得可分,常见的核函数有多项式,高斯和sigmoid核函数,公式如下:
一般地,在不知道更多信息的时候使用高斯核函数是最稳妥的,高斯函数(RBF,径向基函数)是一个映射到无穷维的函数。
引入的代表了核函数映射到高维空间的胖瘦,其值大,则胖乎乎,其值小,则瘦兮兮~~
三、代码实现SVM
import numpy as np
from sklearn.svm import SVR
from sklearn.grid_search import GridSearchCV # 0.17 grid_search
import matplotlib.pyplot as plt
if __name__ == "__main__":
N = 50
np.random.seed(0)
x = np.sort(np.random.uniform(0, 6, N), axis=0)
y = 2*np.cos(x) + 0.1*np.random.randn(N)
x = x.reshape(-1, 1)
model = SVR(kernel='rbf')
c = np.logspace(-2, 2, 10)
gamma= np.logspace(-2, 2, 10)
svr = GridSearchCV(model, param_grid={'C': c, 'gamma': gamma}, cv=5)
svr.fit(x, y)
print 'C和gamma的最优参数:\n', svr.best_params_
x_test = np.linspace(x.min(), x.max(), 100).reshape(-1, 1)
y_predict = svr.predict(x_test)
sp = svr.best_estimator_.support_
plt.figure(facecolor='w')
plt.scatter(x[sp], y[sp], c='b', marker='o', label='Support Vectors')
plt.plot(x_test, y_predict, 'r--',label='RBF Kernel')
plt.plot(x, y, 'g-')
plt.legend(loc='best')
plt.title('SVR with grid_search C & gamma')
plt.xlabel('X')
plt.ylabel('Y')
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()
运行代码可以网格搜索到最优的Chegamma并得到SVM的结果可视化如下:
总结一下:
1.SVM中有两个超参数需要调参,一个是C,一个是,在不知道这两者怎么搭配最终的分类效果好,使用高斯函数(RBF)是最好的,可以用grid_search来找最优的一组值超参数,而不是随便
调参
2. 某一种模型调参的能力是有限的,不会对分类结果有质的飞跃,当怎么调都调不好的话,就应该考虑换一种模型了
3. 调参不是主要的,特征选择和数据的清洗对模型的结果影响更重要
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
Pandas 选取特定值所在行:6 类核心方法与实战指南 在使用 pandas 处理结构化数据时,“选取特定值所在的行” 是最高频的操作之 ...
2025-09-30球面卷积神经网络(SCNN) 为解决这一痛点,球面卷积神经网络(Spherical Convolutional Neural Network, SCNN) 应运而生。它通 ...
2025-09-30在企业日常运营中,“未来会怎样” 是决策者最关心的问题 —— 电商平台想知道 “下月销量能否达标”,金融机构想预判 “下周股 ...
2025-09-30Excel 能做聚类分析吗?基础方法、进阶技巧与场景边界 在数据分析领域,聚类分析是 “无监督学习” 的核心技术 —— 无需预设分 ...
2025-09-29XGBoost 决策树:原理、优化与工业级实战指南 在机器学习领域,决策树因 “可解释性强、处理非线性关系能力突出” 成为基础模型 ...
2025-09-29在标签体系的落地链路中,“设计标签逻辑” 只是第一步,真正让标签从 “纸上定义” 变为 “业务可用资产” 的关键,在于标签加 ...
2025-09-29在使用 Excel 数据透视表进行多维度数据汇总时,折叠功能是梳理数据层级的核心工具 —— 通过点击 “+/-” 符号可展开明细数据或 ...
2025-09-28在使用 Pandas 处理 CSV、TSV 等文本文件时,“引号” 是最容易引发格式混乱的 “隐形杀手”—— 比如字段中包含逗号(如 “北京 ...
2025-09-28在 CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的技能工具箱中,数据查询语言(尤其是 SQL)是最基础、也最核心的 “武器”。无论 ...
2025-09-28Cox 模型时间依赖性检验:原理、方法与实战应用 在生存分析领域,Cox 比例风险模型(Cox Proportional Hazards Model)是分析 “ ...
2025-09-26检测因子类型的影响程度大小:评估标准、实战案例与管控策略 在检测分析领域(如环境监测、食品质量检测、工业产品合规性测试) ...
2025-09-26CDA 数据分析师:以数据库为基石,筑牢数据驱动的 “源头防线” 在数据驱动业务的链条中,“数据从哪里来” 是 CDA(Certified D ...
2025-09-26线性相关点分布的四种基本类型:特征、识别与实战应用 在数据分析与统计学中,“线性相关” 是描述两个数值变量间关联趋势的核心 ...
2025-09-25深度神经网络神经元个数确定指南:从原理到实战的科学路径 在深度神经网络(DNN)的设计中,“神经元个数” 是决定模型性能的关 ...
2025-09-25在企业数字化进程中,不少团队陷入 “指标困境”:仪表盘上堆砌着上百个指标,DAU、转化率、营收等数据实时跳动,却无法回答 “ ...
2025-09-25MySQL 服务器内存碎片:成因、检测与内存持续增长的解决策略 在 MySQL 运维中,“内存持续增长” 是常见且隐蔽的性能隐患 —— ...
2025-09-24人工智能重塑工程质量检测:核心应用、技术路径与实践案例 工程质量检测是保障建筑、市政、交通、水利等基础设施安全的 “最后一 ...
2025-09-24CDA 数据分析师:驾驭通用与场景指标,解锁数据驱动的精准路径 在数据驱动业务的实践中,指标是连接数据与决策的核心载体。但并 ...
2025-09-24在数据驱动的业务迭代中,AB 实验系统(负责验证业务优化效果)与业务系统(负责承载用户交互与核心流程)并非独立存在 —— 前 ...
2025-09-23CDA 业务数据分析:6 步闭环,让数据驱动业务落地 在企业数字化转型中,CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的核心价值,并 ...
2025-09-23