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介紹支持向量機的基礎概念

RG15206629988 ? 來源:行業學習與研究 ? 2023-04-28 09:09 ? 次閱讀

支持向量機(Support Vector Machine)是一種較知名機器學習算法,該算法由俄羅斯數學家Vladimir Vapnik創立。

下文介紹支持向量機的基礎概念:線性可分的定義(二分類的線性可分定義)

一、基于二維特征空間感性認識對線性可分

(1)線性可分(Linear Separable)

如果訓練樣本集的特征空間如圖一所示,其中的圓圈和叉可被一條直線劃分,則該訓練樣本集為線性可分。

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圖一,圖片來源:中國慕課大學《機器學習概論》

(2)線性不可分(Nonlinear Separable)

如果訓練樣本集的特征空間如圖二所示,其中的圓圈和叉不可被一條直線劃分,則該訓練樣本集為線性不可分。

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圖二,圖片來源:中國慕課大學《機器學習概論》

二、線性可分的定義

(1)二維特征空間下線性可分的定義 如圖三所示,二維特征空間的兩個維度分別為x1、x2,并假設該特征空間分布如圖三的訓練樣本,訓練樣本包括圓圈和叉,圓圈采用類別標簽C1表示,叉采用類別標簽C2表示。

基于以上假設,圖三特征空間中存在一條直線將訓練樣本分類為C1和C2,并假設該直線的方程為: ω1x1+ω2x2+b=0 其中,ω1和ω2分別為x1和x2的權重,b為偏置。

再規定:C1側空間由ω1x1+ω2x2+b>0表示,C2側空間由ω1x1+ω2x2+b<0表示(也可規定C1側空間由ω1x1+ω2x2+b<0表示,C2側空間由ω1x1+ω2x2+b>0表示)。

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圖三,圖片來源:中國慕課大學《機器學習概論》

再假設N個訓練樣本的標簽為:{(X1,y1),(X2,y2),…,(XN,yN)},其中Xi=[xi1,xi2]T(二維特征空間每個訓練樣本只包含xi1,xi2兩個分量),yi={+1,-1},當Xi的類別標簽為C1時,yi的值為+1,當Xi的類別標簽為C2時,yi的值為-1(該規定可方便定義。也可規定當Xi的類別標簽為C1時,yi的值為-1,當Xi的類別標簽為C2時,yi的值為+1,±1也可被替換為絕對值不同的數字)。

基于以上假設和規定,二維特征空間的線性可分的定義如下: 一個訓練樣本集{(X1,y1),(X2,y2),…,(XN,yN)},在i=1~N線性可分是指存在(ω1,ω2,b),使得對i=1~N,有: 1)若yi=+1,則ω1x1+ω2x2+b>0 2)若yi=-1,則ω1x1+ω2x2+b<0 ?

二維特征空間線性可分向量形式的定義如下: 假設Xi=[xi1,xi2],ω=[ω1,ω2]T,那么: 若yi=+1,則ωTXi+b>0;若yi=-1,則ωTXi+b<0,即yi(ωTXi+b)>0。

(2)n維特征空間線性可分的定義(含個人理解)

根據二維特征空間線性可分向量形式的定義,可推廣至n維特征空間線性可分向量形式的定義:即假設Xi=[xi1,xi2,…,xin],ω=[ω1,ω2,…,ωn]T,那么一個n維訓練樣本集 {(Xi,yi)}在i=1~N線性可分是指存在ω和b,使得對 i=1~N,有yi(ωTXi+b)>0。






審核編輯:劉清

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原文標題:機器學習相關介紹(6)——支持向量機(線性可分定義)

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