《机器学习(周志华)》笔记--支持向量机(2)--对偶问题:优化问题的类型、对偶问题、解的稀疏性、硬间隔与软间隔

二、对偶问题

1、优化问题的类型

(1)无约束优化问题:

             

  求解方法:求取函数f(x)的导数,然后令其为零,可以求得候选最优值,再在这些候选值中验证;如果是凸函数,可以保证是最优解。

(2)有等式约束的优化问题:

            

  即把等式约束hi(x)用一个系数与f(x)写为一个式子,称为拉格朗日函数系数称为拉格朗日乘子通过拉格朗日函数对各个变量求导,令其为零,可以求得候选值集合,然后验证求得最优值。

            

(3)有不等式约束的优化问题:

              

      把所有的等式约束、不等式约束与f(x)写成一个式子,这个式子也叫拉格朗日函数,系数也称为拉格朗日乘子。

              

  通过一些条件,可以求出最优值的必要条件,这个条件就称为 KKT条件

             

 2、对偶问题

   对SVM基本型使用拉格朗日乘子可得其“对偶问题”(dual problem)。

求解步骤:

      

      

      

        解的稀疏性: 训练完成后 , 最终模型仅与支持向量有关

               支持向量机(Support Vector Machine, SVM) 因此而得名

 3、硬间隔与软间隔

        

         硬间隔:不允许样本分类错误

        软间隔:允许一定量的样本分类错误

  假如现在有一份数据分布如下图:

          

  按照线性可分支持向量机的思想,黄色的线就是最佳的决策边界。很明显,这条线的泛化性不是很好,造成这样结果的原因就是数据中存在着异常点,那么如何解决这个问题呢,支持向量机引入了软间隔最大化的方法来解决。

  所谓的软间隔,是相对于硬间隔说的,即之前我们所讲的支持向量机学习方法。回顾下硬间隔最大化的条件:

          

   接着我们再看如何可以软间隔最大化呢?SVM 对训练集里面的每个样本 xi​ yi​ ) 引入了一个松弛变量 xi​ ≥ 0 , 使函数间隔加上松弛变量大于等于 1 ,也就是说:

              

   对比硬间隔最大化,可以看到我们对样本到超平面的函数距离的要求放松了,之前是一定要大于等于 1 ,现在只需要加上一个大于等于 0 的松弛变量能大于等于 1 就可以了。也就是允许支持向量机在一些样本上出错,如下图:

           

   基本思路:

        

   

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转载自www.cnblogs.com/lsm-boke/p/12316147.html
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