在機器學習領域,支持向量機SVM(Support Vector Machine)是一個有監督的學習模型,通常用來進行模式識別、分類(異常值檢測)以及回歸分析。
其具有以下特征:
(1)SVM可以表示為凸優化問題,因此可以利用已知的有效算法發現目標函數的全局最小值。而其他分類方法都采用一種基于貪心學習的策略來搜索假設空間,這種方法一般只能獲得局部最優解。
(2) SVM通過最大化決策邊界的邊緣來實現控制模型的能力。盡管如此,用戶必須提供其他參數,如使用核函數類型和引入松弛變量等。
(3)SVM一般只能用在二類問題,對于多類問題效果不好。
1. 下面是代碼及詳細解釋(基于sklearn包):
from sklearn import svmimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt#準備訓練樣本x=[[1,8],[3,20],[1,15],[3,35],[5,35],[4,40],[7,80],[6,49]]y=[1,1,-1,-1,1,-1,-1,1]##開始訓練clf=svm.SVC() ##默認參數:kernel='rbf'clf.fit(x,y)#print("預測...")#res=clf.predict([[2,2]]) ##兩個方括號表面傳入的參數是矩陣而不是list##根據訓練出的模型繪制樣本點for i in x: res=clf.predict(np.array(i).reshape(1, -1)) if res > 0: plt.scatter(i[0],i[1],c='r',marker='*') else : plt.scatter(i[0],i[1],c='g',marker='*')##生成隨機實驗數據(15行2列)rdm_arr=np.random.randint(1, 15, size=(15,2))##回執實驗數據點for i in rdm_arr: res=clf.predict(np.array(i).reshape(1, -1)) if res > 0: plt.scatter(i[0],i[1],c='r',marker='.') else : plt.scatter(i[0],i[1],c='g',marker='.')##顯示繪圖結果plt.show()結果如下圖:

從圖上可以看出,數據明顯被藍色分割線分成了兩類。但是紅色箭頭標示的點例外,所以這也起到了檢測異常值的作用。
2.在上面的代碼中提到了kernel='rbf',這個參數是SVM的核心:核函數
重新整理后的代碼如下:
from sklearn import svmimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt##設置子圖數量fig, axes = plt.subplots(nrows=2, ncols=2,figsize=(7,7))ax0, ax1, ax2, ax3 = axes.flatten()#準備訓練樣本x=[[1,8],[3,20],[1,15],[3,35],[5,35],[4,40],[7,80],[6,49]]y=[1,1,-1,-1,1,-1,-1,1]''' 說明1: 核函數(這里簡單介紹了sklearn中svm的四個核函數,還有precomputed及自定義的) LinearSVC:主要用于線性可分的情形。參數少,速度快,對于一般數據,分類效果已經很理想 RBF:主要用于線性不可分的情形。參數多,分類結果非常依賴于參數 polynomial:多項式函數,degree 表示多項式的程度-----支持非線性分類 Sigmoid:在生物學中常見的S型的函數,也稱為S型生長曲線 說明2:根據設置的參數不同,得出的分類結果及顯示結果也會不同 '''##設置子圖的標題titles = ['LinearSVC (linear kernel)', 'SVC with polynomial (degree 3) kernel', 'SVC with RBF kernel', ##這個是默認的 'SVC with Sigmoid kernel']##生成隨機試驗數據(15行2列)rdm_arr=np.random.randint(1, 15, size=(15,2))def drawPoint(ax,clf,tn): ##繪制樣本點 for i in x: ax.set_title(titles[tn]) res=clf.predict(np.array(i).reshape(1, -1)) if res > 0: ax.scatter(i[0],i[1],c='r',marker='*') else : ax.scatter(i[0],i[1],c='g',marker='*') ##繪制實驗點 for i in rdm_arr: res=clf.predict(np.array(i).reshape(1, -1)) if res > 0: ax.scatter(i[0],i[1],c='r',marker='.') else : ax.scatter(i[0],i[1],c='g',marker='.')if __name__=="__main__": ##選擇核函數 for n in range(0,4): if n==0: clf = svm.SVC(kernel='linear').fit(x, y) drawPoint(ax0,clf,0) elif n==1: clf = svm.SVC(kernel='poly', degree=3).fit(x, y) drawPoint(ax1,clf,1) elif n==2: clf= svm.SVC(kernel='rbf').fit(x, y) drawPoint(ax2,clf,2) else : clf= svm.SVC(kernel='sigmoid').fit(x, y) drawPoint(ax3,clf,3) plt.show()
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