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簡(jiǎn)單易學(xué)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法—Rosenblatt感知機(jī)的對(duì)偶解法
2017-03-21
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簡(jiǎn)單易學(xué)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法—Rosenblatt感知機(jī)的對(duì)偶解法

一、Rosenblatt感知機(jī)回顧
    在博文“簡(jiǎn)單易學(xué)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法——Rosenblatt感知機(jī)”中介紹了Rosenblatt感知機(jī)的基本概念。Rosenblatt感知機(jī)是針對(duì)線性可分問(wèn)題的二分類(lèi)算法。通過(guò)構(gòu)造分離超平面將正類(lèi)和負(fù)類(lèi)區(qū)分開(kāi)。構(gòu)造了如下的輸入空間到輸出空間的函數(shù):

其中,w為權(quán)重,b為偏置。為符號(hào)函數(shù):

求解這個(gè)函數(shù)的重點(diǎn)就是求解函數(shù)中的參數(shù):和。Rosenblatt感知機(jī)通過(guò)構(gòu)造損失函數(shù),并求得使得這樣的損失函數(shù)達(dá)到最小時(shí)的w和b。
    其中,為:

這里的為所有誤分類(lèi)的點(diǎn)的集合。我們的目標(biāo)是求得損失函數(shù)的最小值:。
    通過(guò)梯度下降法(詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)“簡(jiǎn)單易學(xué)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法——Rosenblatt感知機(jī)”),我們得到了w和b的更新公式:


其中,為學(xué)習(xí)率。
二、Rosenblatt感知機(jī)的對(duì)偶形式
    對(duì)偶形式的基本想法是,將w和b表示為實(shí)例的線性組合的形式,通過(guò)求解其系數(shù)而求得。
    通過(guò)上面的的更新公式,我們發(fā)現(xiàn),是一個(gè)累加的過(guò)程。如果令,則可以表示為:
其中,。
    此時(shí)的感知機(jī)模型就變?yōu)椋?img src="/uploadfile/image/20170321/20170321210647_36238.png" alt="" />
三、算法流程
初始化,
選擇誤分類(lèi)數(shù)據(jù)點(diǎn),即,更新a和b

直到?jīng)]有誤分類(lèi)的點(diǎn),否則重復(fù)步驟2
計(jì)算出
四、實(shí)驗(yàn)的仿真
    利用博文“簡(jiǎn)單易學(xué)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法——Rosenblatt感知機(jī)”中的數(shù)據(jù)集,原始數(shù)據(jù)集如下圖所示:

(原始數(shù)據(jù)點(diǎn))

MATLAB代碼
[plain] view plain copy 在CODE上查看代碼片派生到我的代碼片
%% Rosenblatt感知機(jī)的對(duì)偶解法  
clear all;  
clc;  
 
%讀入數(shù)據(jù)  
x=[3,3;4,3;1,1];  
y=[1;1;-1];  
[m,n] = size(x);%取得數(shù)據(jù)集的大小  
 
%% 畫(huà)出原始的點(diǎn)  
hold on  
axis([0 5 0 5]);%axis一般用來(lái)設(shè)置axes的樣式,包括坐標(biāo)軸范圍,可讀比例等  
for i = 1:m  
    plot(x(i,1),x(i,2),'.');  
end  
 
%% 初始化  
alpha = zeros(1,m);  
b = 0;  
yita = 1;%學(xué)習(xí)率  
gram = zeros(m,m);  
 
%% 計(jì)算Gram矩陣  
for i = 1:m  
    for j = 1:m  
        gram(i,j)=x(i,:)*x(j,:)';  
    end  
end  
 
%% 更新  
for i = 1:m  
    tmp = 0;  
    for j = 1:m  
        tmp = tmp + alpha(j)*y(j)*gram(i,j);  
    end  
    tmp = tmp + b;  
    tmp = y(i)*tmp;  
    if tmp <= 0  
        alpha(i) = alpha(i)+yita;  
        b = b + y(i);  
    end  
end  
% 要使得數(shù)據(jù)集中沒(méi)有誤分類(lèi)的點(diǎn)  
flag = 0;%標(biāo)志位,用于標(biāo)記有沒(méi)有誤分類(lèi)的點(diǎn)  
i = 1;  
while flag~=1  
    while i <= 3  
        tmp = 0;  
        for j = 1:m  
            tmp = tmp + alpha(j)*y(j)*gram(i,j);  
        end  
        tmp = tmp + b;  
        tmp = y(i)*tmp;  
        if tmp <= 0  
            alpha(i) = alpha(i)+yita;  
            b = b + y(i);  
            i = 1;%重置i  
            break;  
        else  
            i = i+1;  
        end  
        if i == 4  
            flag = 1;  
        end  
    end  
end  
 
%% 重新計(jì)算w和b  
for i = 1:m  
    x_new(i,:) = x(i,:) * y(i);  
end  
w = alpha * x_new;  
 
%% 畫(huà)出分隔線  
x_1 = (0:3);  
y_1 = (-b-w(1,1)*x_1)./w(1,2);  
plot(x_1,y_1);  

最終的分離超平面:

(最終分離超平面)

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') } function initGt() { var handler = function (captchaObj) { captchaObj.appendTo('#captcha'); captchaObj.onReady(function () { $("#wait").hide(); }).onSuccess(function(){ $('.getcheckcode').removeClass('dis'); $('.getcheckcode').trigger('click'); }); window.captchaObj = captchaObj; }; $('#captcha').show(); $.ajax({ url: "/login/gtstart?t=" + (new Date()).getTime(), // 加隨機(jī)數(shù)防止緩存 type: "get", dataType: "json", success: function (data) { $('#text').hide(); $('#wait').show(); // 調(diào)用 initGeetest 進(jìn)行初始化 // 參數(shù)1:配置參數(shù) // 參數(shù)2:回調(diào),回調(diào)的第一個(gè)參數(shù)驗(yàn)證碼對(duì)象,之后可以使用它調(diào)用相應(yīng)的接口 initGeetest({ // 以下 4 個(gè)配置參數(shù)為必須,不能缺少 gt: data.gt, challenge: data.challenge, offline: !data.success, // 表示用戶(hù)后臺(tái)檢測(cè)極驗(yàn)服務(wù)器是否宕機(jī) new_captcha: data.new_captcha, // 用于宕機(jī)時(shí)表示是新驗(yàn)證碼的宕機(jī) product: "float", // 產(chǎn)品形式,包括:float,popup width: "280px", https: true // 更多配置參數(shù)說(shuō)明請(qǐng)參見(jiàn):http://docs.geetest.com/install/client/web-front/ }, handler); } }); } function codeCutdown() { if(_wait == 0){ //倒計(jì)時(shí)完成 $(".getcheckcode").removeClass('dis').html("重新獲取"); }else{ $(".getcheckcode").addClass('dis').html("重新獲取("+_wait+"s)"); _wait--; setTimeout(function () { codeCutdown(); },1000); } } function inputValidate(ele,telInput) { var oInput = ele; var inputVal = oInput.val(); var oType = ele.attr('data-type'); var oEtag = $('#etag').val(); var oErr = oInput.closest('.form_box').next('.err_txt'); var empTxt = '請(qǐng)輸入'+oInput.attr('placeholder')+'!'; var errTxt = '請(qǐng)輸入正確的'+oInput.attr('placeholder')+'!'; var pattern; if(inputVal==""){ if(!telInput){ errFun(oErr,empTxt); } return false; }else { switch (oType){ case 'login_mobile': pattern = /^1[3456789]\d{9}$/; if(inputVal.length==11) { $.ajax({ url: '/login/checkmobile', type: "post", dataType: "json", data: { mobile: inputVal, etag: oEtag, page_ur: window.location.href, page_referer: document.referrer }, success: function (data) { } }); } break; case 'login_yzm': pattern = /^\d{6}$/; break; } if(oType=='login_mobile'){ } if(!!validateFun(pattern,inputVal)){ errFun(oErr,'') if(telInput){ $('.getcheckcode').removeClass('dis'); } }else { if(!telInput) { errFun(oErr, errTxt); }else { $('.getcheckcode').addClass('dis'); } return false; } } return true; } function errFun(obj,msg) { obj.html(msg); if(msg==''){ $('.login_submit').removeClass('dis'); }else { $('.login_submit').addClass('dis'); } } function validateFun(pat,val) { return pat.test(val); }