正样本点是21=(3,3)T,工2=(4,3)T,负样本点是z3=(1,1)T,试用感知机学 法对偶形式求感知机模型,试用代码实现感知机算法的对偶形式python代码
时间: 2024-10-20 11:10:23 浏览: 57
感知机是一种二分类模型,它通过最大化正样本和最小化负样本之间的间隔来进行学习。对于给定的数据集,我们可以用特征向量表示样本点,如题目所给:
- 正样本点 `w1` = (3, 3)^T
- 正样本点 `w2` = (4, 3)^T
- 负样本点 `z3` = (1, 1)^T
感知机的目标函数(原始形式)可以表示为:
\[ J(w) = \max(0, 1 - w^T x_1) + \max(0, 1 - w^T x_2) - \max(0, 1 + w^T z_3) \]
为了将其转化为拉格朗日对偶形式,我们引入松弛变量 \( \alpha_i \)(对于正样本),\( \beta \)(对于负样本),以及对偶函数 D(w, α, β),然后目标变为:
\[ D(w, \alpha, \beta) = \sum_{i=1}^{n_+} \alpha_i (1 - w^T x_i) - \sum_{j=1}^{n_-} \beta_j (w^T z_j) - \frac{1}{2} w^Tw \]
其中 n_+ 和 n_- 分别是正样本和负样本的数量。
假设我们只有一个训练集 `[x1, x2, z3]`,Python 代码实现感知机的对偶形式更新规则可能会像这样:
```python
import numpy as np
# 初始化权重向量和松弛变量
w = np.zeros(len(x1)) # 假设 x1 是正样本的第一个特征向量
αs = [0] * len(x1) # 正样本松弛变量
βs = [0] # 负样本松弛变量
# 感知机迭代次数
num_iterations = 1000
for _ in range(num_iterations):
for i, xi in enumerate([x1, x2]): # 遍历正样本
if (αs[i] > 0 and w.dot(xi) <= 1):
w -= αs[i] * xi
for j, zj in enumerate([z3]): # 遍历负样本
if (w.dot(zj) < -1): # 如果线性判别错误
βs[j] += 1
w -= zj
# 更新松弛变量
αs = [min(α + ζ, C) for α, ζ in zip(αs, βs)] # C 是惩罚系数,防止过拟合
βs[0] = min(β + ζ, C) if w.dot(z3) < -1 else 0 # 只有在需要时更新负样本松弛变量
print("感知机模型:", w)
```
注意这里简化了代码,实际应用中可能还需要处理更复杂的情况,比如数据预处理、批量更新等。同时,这个例子假设所有样本都是二维的,如果是更高维度的数据,处理会有所不同。此外,代码中的 C 是一个超参数,代表了允许的最大误分类数。
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