SVM支持向量机-SKlearn实现与绘图(8)

时间:2024-10-26 07:26:33

了解了SVM的基本形式与算法实现,接下来用SKlearn实现支持向量机分类器.

1.函数定义与参数含义

先看一下SVM函数的完全形式和各参数含义:

SVC(C=1.0kernel=’rbf’degree=3gamma=’auto’coef0=0.0shrinking=Trueprobability=Falsetol=0.001cache_size=200class_weight=Noneverbose=Falsemax_iter=-1decision_function_shape=’ovr’random_state=None)

这里只介绍一部分,其余参数可以参考

C:惩罚系数,default = 1.0,同软间隔中的松弛因子

kernel:核函数选择,default = "rbf",可选 ‘linear’(线性核函数), ‘poly’(多项式核函数), ‘rbf’(高斯核函数), ‘sigmoid’(siigmoid核函数), ‘precomputed’

degree:多项式核函数poly的项数,只有使用poly核函数才会调用,其他核函数会忽略

class_weight:{dict,'balanced'},样本权重,默认均等权重

decision_function_shape:拆分策略,默认ovr,ovo一对一1策略被舍弃

random_state:随机数生成种子

2.线性可分情况的SVM

                        

1)导入相关库与数据读取函数

#Sklearn SVM支持向量机
from  import SVC
import  as plt
import numpy as np
from sklearn.model_selection import train_test_split

def loadDataSet(fileName):
    dataMat = []; labelMat = []
    fr = open(fileName)
    for line in ():
        lineArr = ().split('\t')
        ([float(lineArr[0]), float(lineArr[1])])
        (float(lineArr[2]))
    return dataMat,labelMat

2)通过SKlearn返回的参数绘制超平面

def plot_point(dataArr,labelArr,Support_vector_index,W,b):
	for i in range((dataArr)[0]):
		if labelArr[i] == 1:
			(dataArr[i][0],dataArr[i][1],c='b',s=20)
		else:
			(dataArr[i][0],dataArr[i][1],c='y',s=20)
	
	for j in Support_vector_index:
		(dataArr[j][0],dataArr[j][1], s=100, c = '', alpha=0.5, linewidth=1.5, edgecolor='red')

	x = (0,10,0.01)
	y = (W[0][0]*x+b)/(-1*W[0][1])
	(x,y,s=5,marker = 'h')
	()

3)主函数

if __name__ == "__main__":
	#读取数据,针对二维线性可分数据
	dataArr,labelArr = loadDataSet('')
	#定义SVM分类器
	clf = SVC(C=1.0, cache_size=200, class_weight=None, coef0=0.0,
	    decision_function_shape='ovr', degree=3, gamma='auto', kernel='linear',
	    max_iter=-1, probability=False, random_state=None, shrinking=True,
	    tol=0.001, verbose=False)
	#fit训练数据
	(dataArr, labelArr) 

	#获取模型返回值
	n_Support_vector = clf.n_support_#支持向量个数
	Support_vector_index = clf.support_#支持向量索引
	W = clf.coef_#方向向量W
	b =  clf.intercept_#截距项b

	#绘制分类超平面
	plot_point(dataArr,labelArr,Support_vector_index,W,b)

clf.n_support_返回支持向量个数1,会返回一个1x2的列表,分别表示决策函数两边各有几个支撑向量

clf.suspport_返回支持向量的索引,通过对应索引,即可在图中标记支持向量

clf.coef_返回方向向量W,即超平面参数

clf.intercept_返回超平面截距项b

tips:这里几种用法只有kernel=“linear”才可以上使用,而其他几种核函数无法调用,所以我们这里只能在二维绘制超平面.

4)运行结果

                    

3.线性不可分情况的SVM

                    

1)导入相关库与读取数据

#Sklearn SVM支持向量机
from  import SVC
import  as plt
import numpy as np
from sklearn.model_selection import train_test_split

def loadDataSet(fileName):
    dataMat = []; labelMat = []
    fr = open(fileName)
    for line in ():
        lineArr = ().split('\t')
        ([float(lineArr[0]), float(lineArr[1])])
        (float(lineArr[2]))
    return dataMat,labelMat

2)标记支持向量

def plot_point(dataArr,labelArr,Support_vector_index):
	for i in range((dataArr)[0]):
		if labelArr[i] == 1:
			(dataArr[i][0],dataArr[i][1],c='b',s=20)
		else:
			(dataArr[i][0],dataArr[i][1],c='y',s=20)
	
	for j in Support_vector_index:
		(dataArr[j][0],dataArr[j][1], s=100, c = '', alpha=0.5, linewidth=1.5, edgecolor='red')
        ()

由于没有使用线性核函数,所以没有调用w,b,只标记支持向量

3)主函数

if __name__ == "__main__":
	#读取数据,针对二维线性不可分数据
	dataArr,labelArr = loadDataSet('')
	for i in range((dataArr)[0]):
		if labelArr[i] == 1:
			(dataArr[i][0],dataArr[i][1],c='b',s=20)
		else:
			(dataArr[i][0],dataArr[i][1],c='y',s=20)
	()
	#交叉验证划分数据集,train:test = 0.8 : 0.2
	X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(dataArr,labelArr, test_size=.2,random_state = 0)
	#初始化模型参数
	clf = SVC(cache_size=200, class_weight=None, coef0=0.0,C=1.0,
	    decision_function_shape='ovr', degree=3, gamma='auto', kernel='rbf',
	    max_iter=-1, probability=False, random_state=None, shrinking=True,
	    tol=0.001, verbose=False)
	(X_train,y_train)
	#预测X_test
	predict_list = (X_test)
	#预测精度
	precition = (X_test,y_test)
	print('precition is : ',precition*100,"%")
	#获取模型返回值
	n_Support_vector = clf.n_support_#支持向量个数
	print("支持向量个数为: ",n_Support_vector)
	Support_vector_index = clf.support_#支持向量索引
	plot_point(dataArr,labelArr,Support_vector_index)

这里采用交叉验证和rbf高斯核函数,对线性不可分数据进行预测,训练集与测试集划分比例为0.8:0.2

:给定数据集,预测数据集类别

:给予训练集与训练集标签获取预测精度

4)运行结果

precition is :  100.0 %
支持向量个数为:  [27 26]
[Finished in 3.8s]

精度为100%,支持向量共53个,一边27个,一边26个支持向量.

                        

总结:

这里精度达到100%,说明分类效果不错,不过一般情况下不会出现100%的预测精度,这里只是简单的介绍了二维线性可分和二维线性不可分数据集,对于更高维的数据,支持向量机也总能发挥出比较好的性能,可以改造load_data函数实现数据读取然后用svm预测,而对于多分类问题,可以使用集成学习,构建多个支持向量分类器提高性能,一般默认先使用rbf高斯核,然后再尝试其他核函数,用交叉验证法评价分类效果.SVM相关就先写到这,这里只写了8篇,但对于支持向量机而言,可能80篇也写不完,所以还有更多的知识需要学习探索~