使用 mnist 手写数据集运行 SVM原理,不能直接调用svm库,mnist已经转化为一维数据,请输出实现代码
时间: 2024-03-27 12:35:02 浏览: 63
好的,以下是使用mnist手写数据集运行SVM的Python实现代码,其中使用线性核函数进行分类,训练时使用梯度下降法进行优化:
```python
import numpy as np
# 加载数据集
def load_data():
# 加载特征向量和标签
X = np.load('mnist_feature.npy')
y = np.load('mnist_label.npy')
# 将标签转换为一维数组
y = y.reshape(-1)
# 将数据集分为训练集和测试集
X_train, X_test = X[:50000], X[50000:]
y_train, y_test = y[:50000], y[50000:]
return X_train, X_test, y_train, y_test
# SVM算法的实现类
class SVM:
def __init__(self, C=1.0, learning_rate=0.01, max_iter=1000):
self.C = C # 正则化参数
self.lr = learning_rate # 学习率
self.max_iter = max_iter # 最大迭代次数
# 训练模型
def train(self, X, y):
# 初始化模型参数
self.w = np.zeros(X.shape[1])
self.b = 0
# 梯度下降法训练模型
for i in range(self.max_iter):
# 计算梯度
grad_w, grad_b = self.gradient(X, y)
# 更新模型参数
self.w -= self.lr * grad_w
self.b -= self.lr * grad_b
# 计算训练集上的准确率
y_pred = self.predict(X)
acc = np.mean(y_pred == y)
print('Training accuracy:', acc)
# 预测标签
def predict(self, X):
y_pred = np.sign(np.dot(X, self.w) + self.b)
return y_pred.astype(int)
# 计算损失函数
def loss(self, X, y):
y_hat = np.dot(X, self.w) + self.b
hinge_loss = np.maximum(0, 1 - y * y_hat)
loss = np.mean(hinge_loss) + 0.5 * self.C * np.dot(self.w, self.w)
return loss
# 计算梯度
def gradient(self, X, y):
y_hat = np.dot(X, self.w) + self.b
mask = np.where(y * y_hat < 1, 1, 0)
grad_w = -np.dot(X.T, y * mask) / X.shape[0] + self.C * self.w
grad_b = -np.sum(y * mask) / X.shape[0]
return grad_w, grad_b
if __name__ == '__main__':
# 加载数据集
X_train, X_test, y_train, y_test = load_data()
# 使用SVM算法进行分类
clf = SVM(C=1.0, learning_rate=0.01, max_iter=1000)
clf.train(X_train, y_train)
y_pred = clf.predict(X_test)
acc = np.mean(y_pred == y_test)
print('Test accuracy:', acc)
```
需要注意的是,在使用SVM算法进行手写数字识别时,需要使用交叉验证等方法来选择最优的正则化参数C和学习率learning_rate,以提高模型的准确性。
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