以错分样本到判别界面距离之和(成正比)作为准则,实现线性分类器 梯度下降法最小化准则函数,基本思想: 从一个随意选择的权向量a(1)开始,计算J(a)在a(1)处的梯度向量▽J(a(1))。下一个值a(2)由从a(1)出发,向负梯度(最速下降)方向移动一段距离而得到。如此迭代,直至收敛到J(a)的极小值。通常,在a(k)处通过下式得到a(k+1): a(k+l)=a(k)-n(k)▽j(a(k)) 基本梯度下降法流程 Algorithm 1 (Basic gradient descent) 1 begin initialize a,criterion θ,n(.),k = 0 2 dok <—k+ 1 8 a <—a-n(k)▽.J(a) 4 until n(k)▽J(a)<θ 5 return a 6 end 数据集:自己生成一个样本总数为20的两类数据集,每类分别为10个样本。
时间: 2023-06-11 10:06:11 浏览: 211
基于鸢尾花数据集实现线性判别式多分类
好的,这个问题需要用到机器学习中的线性分类器和梯度下降法。我可以帮你解释一下实现的基本思路和流程,但是具体的代码实现需要你自己完成。
首先,我们需要生成一个包含两类数据的样本集。这里我们可以使用Python的NumPy库来生成随机数据。假设我们的数据集中有两个特征,可以用以下代码生成两类数据:
```
import numpy as np
# 生成第一类数据
mean1 = np.array([0, 0]) # 均值
cov1 = np.array([[1, 0], [0, 1]]) # 协方差矩阵
data1 = np.random.multivariate_normal(mean1, cov1, 10)
# 生成第二类数据
mean2 = np.array([2, 2])
cov2 = np.array([[1, 0], [0, 1]])
data2 = np.random.multivariate_normal(mean2, cov2, 10)
# 将两类数据合并成一个样本集
data = np.concatenate([data1, data2])
```
接下来,我们需要定义准则函数。题目中要求以错分样本到判别界面距离之和作为准则,这可以表示为:
```
J(a) = sum(yi * dist(xi, a)),其中yi是样本的类别(1或-1),dist(xi, a)是样本xi到判别界面a的距离
```
因为我们使用的是线性分类器,所以判别界面可以表示为:
```
a0 + a1 * x1 + a2 * x2 = 0
```
其中a0、a1、a2是我们需要学习的参数。样本到判别界面的距离可以表示为:
```
dist(xi, a) = yi * (a0 + a1 * xi[0] + a2 * xi[1]) / sqrt(a1^2 + a2^2)
```
这里需要注意的是,如果样本被正确分类,即yi * (a0 + a1 * xi[0] + a2 * xi[1]) > 0,那么距离dist(xi, a)为正;如果样本被错误分类,即yi * (a0 + a1 * xi[0] + a2 * xi[1]) < 0,那么距离dist(xi, a)为负。因此我们在计算J(a)时只需要考虑被错误分类的样本。
有了准则函数之后,我们就可以使用梯度下降法来最小化它。基本的梯度下降法流程已经在题目中给出,这里再解释一下其中的一些细节。首先,我们需要选择一个随意的权向量a(1)作为起始点。假设我们初始时将a(1)设置为[0, 0, 0],即a0=0,a1=0,a2=0。然后我们需要计算J(a)在a(1)处的梯度向量▽J(a(1))。梯度向量的每个分量可以表示为:
```
∂J/∂a0 = sum(yi * dist(xi, a) * (-1))
∂J/∂a1 = sum(yi * dist(xi, a) * (-xi[0] / sqrt(a1^2 + a2^2)))
∂J/∂a2 = sum(yi * dist(xi, a) * (-xi[1] / sqrt(a1^2 + a2^2)))
```
接下来,我们需要根据梯度向量的方向来更新权向量。更新的公式为:
```
a(k+1) = a(k) - n(k) * ▽J(a(k))
```
其中n(k)是学习率,表示每次更新时的步长。这里我们可以将学习率设置为一个常数,例如0.01。
最后,我们需要设置一个收敛条件,通常可以设置一个阈值θ,当梯度向量的范数小于θ时停止迭代。
综上所述,你需要完成以下步骤:
1. 生成包含两类数据的样本集
2. 定义准则函数J(a)和梯度向量▽J(a)
3. 实现基本的梯度下降法流程,并根据收敛条件停止迭代
4. 返回最终的权向量a
希望对你有所帮助!
阅读全文