java实现SVM支持向量机(附完整源码)

时间: 2023-10-05 10:09:52 浏览: 101
以下是一个简单的Java实现SVM支持向量机的代码,仅供参考: ```java import java.io.BufferedReader; import java.io.FileReader; import java.io.IOException; import java.util.ArrayList; public class SVM { private static final double ALPHA_TOLERANCE = 0.001; private static final double BIAS_TOLERANCE = 0.1; private static final double SIGMA = 5.0; private static final int MAX_ITERATIONS = 1000; private ArrayList<Double> targets = new ArrayList<>(); private ArrayList<ArrayList<Double>> inputs = new ArrayList<>(); private ArrayList<Double> alphas = new ArrayList<>(); private double bias; public SVM(String filename) { loadData(filename); } public void train() { int iterations = 0; boolean changed = true; while (changed && iterations < MAX_ITERATIONS) { changed = false; iterations++; for (int i = 0; i < inputs.size(); i++) { double error_i = calculateError(i); if ((targets.get(i) * error_i < -ALPHA_TOLERANCE && alphas.get(i) < C()) || (targets.get(i) * error_i > ALPHA_TOLERANCE && alphas.get(i) > 0)) { int j = i; while (j == i) { j = (int) Math.floor(Math.random() * inputs.size()); } double error_j = calculateError(j); double alpha_i_old = alphas.get(i); double alpha_j_old = alphas.get(j); double L, H; if (targets.get(i) != targets.get(j)) { L = Math.max(0, alphas.get(j) - alphas.get(i)); H = Math.min(C(), C() + alphas.get(j) - alphas.get(i)); } else { L = Math.max(0, alphas.get(i) + alphas.get(j) - C()); H = Math.min(C(), alphas.get(i) + alphas.get(j)); } if (L == H) { continue; } double eta = 2 * dot(inputs.get(i), inputs.get(j)) - dot(inputs.get(i), inputs.get(i)) - dot(inputs.get(j), inputs.get(j)); if (eta >= 0) { continue; } alphas.set(j, alphas.get(j) - (targets.get(j) * (error_i - error_j)) / eta); alphas.set(j, Math.min(Math.max(alphas.get(j), L), H)); if (Math.abs(alphas.get(j) - alpha_j_old) < ALPHA_TOLERANCE) { alphas.set(j, alpha_j_old); continue; } alphas.set(i, alphas.get(i) + targets.get(i) * targets.get(j) * (alpha_j_old - alphas.get(j))); double b1 = bias - error_i - targets.get(i) * (alphas.get(i) - alpha_i_old) * dot(inputs.get(i), inputs.get(i)) - targets.get(j) * (alphas.get(j) - alpha_j_old) * dot(inputs.get(i), inputs.get(j)); double b2 = bias - error_j - targets.get(i) * (alphas.get(i) - alpha_i_old) * dot(inputs.get(i), inputs.get(j)) - targets.get(j) * (alphas.get(j) - alpha_j_old) * dot(inputs.get(j), inputs.get(j)); if (0 < alphas.get(i) && alphas.get(i) < C()) { bias = b1; } else if (0 < alphas.get(j) && alphas.get(j) < C()) { bias = b2; } else { bias = (b1 + b2) / 2.0; } changed = true; } } } } public double predict(ArrayList<Double> input) { double sum = 0.0; for (int i = 0; i < inputs.size(); i++) { sum += alphas.get(i) * targets.get(i) * kernel(input, inputs.get(i)); } return sum - bias; } private double calculateError(int i) { return predict(inputs.get(i)) - targets.get(i); } private double C() { return 1.0; } private double kernel(ArrayList<Double> x1, ArrayList<Double> x2) { double sum = 0.0; for (int i = 0; i < x1.size(); i++) { sum += Math.pow(x1.get(i) - x2.get(i), 2); } return Math.exp(-sum / (2.0 * Math.pow(SIGMA, 2))); } private double dot(ArrayList<Double> x1, ArrayList<Double> x2) { double sum = 0.0; for (int i = 0; i < x1.size(); i++) { sum += x1.get(i) * x2.get(i); } return sum; } private void loadData(String filename) { try { BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filename)); String line; while ((line = br.readLine()) != null) { String[] parts = line.split(","); targets.add(Double.parseDouble(parts[0])); ArrayList<Double> input = new ArrayList<>(); for (int i = 1; i < parts.length; i++) { input.add(Double.parseDouble(parts[i])); } inputs.add(input); alphas.add(0.0); } br.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } ``` 使用方法: ```java SVM svm = new SVM("data.csv"); svm.train(); ArrayList<Double> input = new ArrayList<>(); input.add(0.5); input.add(0.8); double prediction = svm.predict(input); System.out.println(prediction); ``` 其中,`data.csv`是训练数据文件,每一行表示一个样本,第一列为样本的目标值,后面的列为样本的特征值。在训练过程中,使用了SMO算法进行参数优化。预测时,输入一个样本的特征值,输出其预测的目标值。

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