支持向量机(SVM)是一种广泛使用的监督学习模型,主要用于分类和回归分析。SVM的核心思想是找到一个最优的超平面,以最大化两个类别之间的边界(即“间隔”)。以下是SVM的分类方法:
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线性可分SVM:
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对于线性可分的数据集,SVM试图找到一个能够将两类数据完全分开的超平面。
- 超平面的选择是基于最大化两个类别之间的间隔,这个间隔通常被称为“最大间隔”。
- 线性SVM通过硬间隔最大化来工作,即不允许任何数据点落在支持向量(即离超平面最近的点)上。
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非线性SVM(核技巧):
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当数据不是线性可分时,SVM可以通过使用核函数将数据映射到更高维度的空间,使得数据在新的空间中变得线性可分。
- 核函数可以是多项式核、径向基函数(RBF)核或其他类型的核。
- 通过选择合适的核函数和参数调整,SVM能够在非线性可分的数据集上实现良好的分类性能。
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软间隔SVM:
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在现实问题中,数据往往存在一定的噪声和异常值,这可能导致硬间隔最大化变得困难。
- 软间隔SVM允许一定程度的数据点违反边界,但会通过惩罚系数C来控制这种违反的程度。
- C值的选择是一个权衡:较大的C值会导致更严格的边界,而较小的C值则允许更多的数据点违反边界。
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多类分类问题:
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SVM天然支持多类分类问题。对于K个类别,可以通过构建K个二分类器来实现,每个分类器对应一个类别。
- 或者,可以使用一对一(One-vs-One)或一对多(One-vs-All)的策略来扩展SVM以处理多类分类问题。
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模型训练与预测:
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使用训练数据集来训练SVM模型,通过优化算法(如序列最小优化SMO)来确定最优的超平面参数。
- 训练完成后,可以使用测试数据集来评估模型的性能,常用的评估指标包括准确率、精确率、召回率和F1分数等。
***支持向量机是一种强大且灵活的分类方法,适用于各种类型的数据分类问题。通过合理选择核函数、调整参数和处理数据预处理步骤,可以进一步提高SVM在复杂任务中的分类性能。