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
你是否被统计学复杂的理论和晦涩的公式劝退过?别担心,“山有木兮:统计学极简入门(Python)” 将为你一一化解这些难题。课程 ...
2025-03-31在电商、零售、甚至内容付费业务中,你真的了解你的客户吗? 有些客户下了一两次单就消失了,有些人每个月都回购,有些人曾经是 ...
2025-03-31在数字化浪潮中,数据驱动决策已成为企业发展的核心竞争力,数据分析人才的需求持续飙升。世界经济论坛发布的《未来就业报告》, ...
2025-03-28你有没有遇到过这样的情况?流量进来了,转化率却不高,辛辛苦苦拉来的用户,最后大部分都悄无声息地离开了,这时候漏斗分析就非 ...
2025-03-27TensorFlow Datasets(TFDS)是一个用于下载、管理和预处理机器学习数据集的库。它提供了易于使用的API,允许用户从现有集合中 ...
2025-03-26"不谋全局者,不足谋一域。"在数据驱动的商业时代,战略级数据分析能力已成为职场核心竞争力。《CDA二级教材:商业策略数据分析 ...
2025-03-26当你在某宝刷到【猜你喜欢】时,当抖音精准推来你的梦中情猫时,当美团外卖弹窗刚好是你想吃的火锅店…… 恭喜你,你正在被用户 ...
2025-03-26当面试官问起随机森林时,他到底在考察什么? ""请解释随机森林的原理""——这是数据分析岗位面试中的经典问题。但你可能不知道 ...
2025-03-25在数字化浪潮席卷的当下,数据俨然成为企业的命脉,贯穿于业务运作的各个环节。从线上到线下,从平台的交易数据,到门店的运营 ...
2025-03-25在互联网和移动应用领域,DAU(日活跃用户数)是一个耳熟能详的指标。无论是产品经理、运营,还是数据分析师,DAU都是衡量产品 ...
2025-03-24ABtest做的好,产品优化效果差不了!可见ABtest在评估优化策略的效果方面地位还是很高的,那么如何在业务中应用ABtest? 结合企业 ...
2025-03-21在企业数据分析中,指标体系是至关重要的工具。不仅帮助企业统一数据标准、提升数据质量,还能为业务决策提供有力支持。本文将围 ...
2025-03-20解锁数据分析师高薪密码,CDA 脱产就业班助你逆袭! 在数字化浪潮中,数据驱动决策已成为企业发展的核心竞争力,数据分析人才的 ...
2025-03-19在 MySQL 数据库中,查询一张表但是不包含某个字段可以通过以下两种方法实现:使用 SELECT 子句以明确指定想要的字段,或者使 ...
2025-03-17在当今数字化时代,数据成为企业发展的关键驱动力,而用户画像作为数据分析的重要成果,改变了企业理解用户、开展业务的方式。无 ...
2025-03-172025年是智能体(AI Agent)的元年,大模型和智能体的发展比较迅猛。感觉年初的deepseek刚火没多久,这几天Manus又成为媒体头条 ...
2025-03-14以下的文章内容来源于柯家媛老师的专栏,如果您想阅读专栏《小白必备的数据思维课》,点击下方链接 https://edu.cda.cn/goods/sh ...
2025-03-13以下的文章内容来源于刘静老师的专栏,如果您想阅读专栏《10大业务分析模型突破业务瓶颈》,点击下方链接 https://edu.cda.cn/go ...
2025-03-12以下的文章内容来源于柯家媛老师的专栏,如果您想阅读专栏《小白必备的数据思维课》,点击下方链接 https://edu.cda.cn/goods/sh ...
2025-03-11随着数字化转型的加速,企业积累了海量数据,如何从这些数据中挖掘有价值的信息,成为企业提升竞争力的关键。CDA认证考试体系应 ...
2025-03-10