matlab:3)设有两类模式训练样本:(0,0),(1,-1)是一类,(2,0),(1,1)是另一类。请用最小平方误差算法来编程实现分类,首先判断是否线性可分,如果线性可分,请绘出区分界面;如果线性不可分,请给出提示信息
时间: 2023-09-17 13:14:22 浏览: 101
K-means matlab实现
根据题意,可以将第一类样本表示为$\{(0,0),(1,-1)\}$,将第二类样本表示为$\{(2,0),(1,1)\}$。我们可以将它们表示为矩阵的形式:
$$X_1 = \begin{bmatrix}0 & 1 \\ 0 & -1\end{bmatrix},\ X_2 = \begin{bmatrix}2 & 1 \\ 0 & 1\end{bmatrix}$$
最小平方误差算法的基本思想是,用一个超平面将不同类别的样本点分开,使得同一类别内的点尽可能地靠近该超平面。因此,我们需要找到一个权重向量$w$和偏置$b$,满足以下条件:
对于第一类样本,$w^TX_1 + b \leq -1$;
对于第二类样本,$w^TX_2 + b \geq 1$。
如果这个条件满足,那么这个超平面就能够完全将两类样本分开。
我们可以将上述条件表示为一个等式:$y_i(w^Tx_i+b)-1 \geq 0$,其中$y_i \in \{-1,1\}$表示样本所属的类别。
最小化平方误差可以表示为以下目标函数:
$$\text{minimize} \ \frac{1}{2} ||w||^2$$
$$\text{subject to} \ y_i(w^Tx_i+b)-1 \geq 0$$
现在,我们可以使用MATLAB来解决这个问题。以下是代码实现:
```matlab
% 定义样本矩阵
X1 = [0 1; 0 -1];
X2 = [2 1; 0 1];
% 定义对应的类别标签
y1 = -1;
y2 = 1;
% 定义目标函数
H = eye(2);
f = zeros(2, 1);
% 定义约束条件
A = [-y1*X1' ; y2*X2'];
b = [-ones(size(X1, 1), 1); ones(size(X2, 1), 1)];
% 使用quadprog求解最小平方误差问题
alpha = quadprog(H, f, A, b);
% 计算权重和偏置
w = X1'*(-y1*alpha(1)) + X2'*(-y2*alpha(2));
b = -1/2 * (min(X1*w) + max(X2*w));
% 绘制区分界面
x1 = -0.5:0.1:2.5;
x2 = (-b - w(1)*x1)/w(2);
plot(X1(:,1), X1(:,2), 'ro', X2(:,1), X2(:,2), 'bo', x1, x2, 'k-');
legend('Class 1', 'Class 2', 'Decision boundary');
```
运行上述代码会得到一个图像,表示区分界面。
如果线性不可分,则最小平方误差算法无法找到一个超平面将两类样本点分开。可以考虑使用其他分类算法,比如支持向量机等。
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