SVM向量机

本文详细介绍了SVM支持向量机的概念,强调了间隔最大化的学习策略,并通过鸢尾花和月亮数据集进行实践。在鸢尾花数据集中,使用多项式和高斯核进行分类;而在月亮数据集中,同样应用了多项式和高斯核,展示了γ参数对模型的影响,揭示了过拟合现象。

1:SVM向量机

1-1:向量机简述

向量机( Support Vector Machine )简称 SVM ,通俗来讲,SVM 是一种二类分类模型,其基本模型定义为特征空间上的间隔最大的线性分类器(线性分类器也可以叫做感知机,这里的机表示的是一种算法),即支持向量机的学习策略便是间隔最大化,最终可转化为一个凸二次规划问题的求解。

它是一种监督式学习的方法,它广泛的应用于统计分类以及回归分析中。支持向量机将向量映射到一个更高维的空间里,在这个空间里建立有一个最大间隔超平面。在分开数据的超平面的两边建有两个互相平行的超平面,分隔超平面使两个平行超平面的距离最大化。假定平行超平面间的距离或差距越大,分类器的总误差越小。

2:鸢尾花数据集

2-1:数据基础处理

1、导入相关包

import numpy as np
from sklearn import datasets   #导入数据集
import matplotlib.pyplot as plt  
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from matplotlib.colors import ListedColormap

2、绘制边界函数

import numpy as np
from sklearn import datasets   #导入数据集
import matplotlib.pyplot as plt  
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from matplotlib.colors import ListedColormap


3、导入测试数据并进行预处理

def plot_decision_boundary(model,axis):
    x0,x1=np.meshgrid(
        np.linspace(axis[0],axis[1],int((axis[1]-axis[0])*100)).reshape(-1,1),
        np.linspace(axis[2],axis[3],int((axis[3]-axis[2])*100)).reshape(-1,1))
    # meshgrid函数是从坐标向量中返回坐标矩阵
    x_new=np.c_[x0.ravel(),x1.ravel()]
    y_predict=model.predict(x_new)#获取预测值
    zz=y_predict.reshape(x0.shape)
    custom_cmap=ListedColormap(['#EF9A9A','#FFF59D'])
    plt.contourf(x0,x1,zz,cmap=custom_cmap)
iris = datasets.load_iris()
data_x = iris.data[:, :2] 
data_y = iris.target
scaler=StandardScaler()# 标准化
data_x = scaler.fit_transform(data_x)#计算训练数据的均值和方差


绘制基本鸢尾花数据集

plt.rcParams["font.sans-serif"] = ['SimHei']    # 用来正常显示中文标签,SimHei是字体名称,字体必须在系统中存在,字体的查看方式和安装第三部分
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False     # 用来正常显示负号
plt.scatter(data_x[data_y==0, 0],data_x[data_y==0, 1])    # 选取y所有为0的+X的第一列
plt.scatter(
SVM支持向量机)和神经网络是机器学习领域中常用的两大分类算法支持向量机SVM)是一种二分类模型,其目标是找到一个最优的超平面来将不同类别的样本分隔开。SVM通过寻找与超平面最近的一些样本点,即支持向量,来定义一个决策边界。该模型具有较强的泛化能力,适用于小样本数、特征维度较高的问题。SVM还可以通过核函数进行非线性分类,将样本映射到高维空间中进行分割。SVM的训练和预测速度较快,并且可以有效处理异常值。但是SVM算法的参数调整较为困难,并且对大规模数据集的处理效果不明显。 神经网络是一种模拟人脑神经元工作原理的模型,可以实现从输入到输出的复杂映射关系。神经网络由多个神经元(节点)组成,每个神经元通过连接权重与其他神经元相连,根据输入和权重的乘积经过激活函数的处理后输出结果。神经网络通过调整权重来学习模型,可以进行非线性分类和回归任务。神经网络在处理图像、语音识别和自然语言处理等领域具有较强的表现力。但是神经网络需要大量的数据进行训练,在训练时间和计算资源花费方面较为昂贵。此外,神经网络模型较为复杂,其内部结构和参数选择也是比较复杂的问题。 综上所述,SVM和神经网络是两种不同的分类算法,各有优缺点,适用于不同的应用场景。在具体问题上选择合适的算法可以提高模型的性能和效果。
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