統計學習方法筆記(二)

2021-07-15 05:12:17 字數 1663 閱讀 4885

(二)

這部分講的是感知機,簡單來說就是二類分類的線性分類模型,是神經網路和支援向量機的基礎。

首先給出感知機的定義:

定義1:假設輸入空間(特徵空間)是x ,輸出空間是y,y取值為-1或1,輸入x 表示例項的特徵向量, 對應於輸入空間(特徵空間〉的點:輸出y表示例項的類別,由輸入空間到輸出空間的如下函式就稱為感知機。

f(x)=sign(w*x+b)

簡單來說就是找到乙個超平面將資料集的正負例項分開。

而感知機的任務就是想方設法的找出這個超平面。

這裡再插入乙個定義,資料集的線性可分性:

為什麼要引入這個定義?因為感知機的前提是訓練資料集是線性可分的。

接下來,我們來定義損失函式:

首先寫出輸入空間中任一點x0到超平面s的距離:

其中||w||為w的l2範數。

其次,對於誤分類的資料(xi,yi)來說

-yi(w*xi+b)>0

這樣的話,xi到超平面s的距離就可以寫成

這樣,假設超平面s 的誤分類點集合為m. 那麼所有誤分類點到超平面s 的總距離為

不考慮左邊的係數,我們就得到了感知機學習的損失函式

這個損失函式就是感知機學習的經驗風險函式。

那麼接下來,我們就要求極小化這個損失函式的解

這裡我們採用經典的隨機梯度下降法,首先,任意選取乙個超平面w0,b0,然後用梯度下降法不斷地極小化目 標函式,極小化過程中不是一次使m 中所有誤分類點的梯度下降,而是一次隨機選取乙個誤分類點使其梯度下降。

先求出損失函式的梯度

隨機選取乙個誤分類點(xi,yi),對w,b進行更新:

接下來給出感知機學習演算法的整個流程:

整個演算法意思就是,當有點被誤分的時候,根據隨機梯度下降法公式對w,b進行更新,以減少該誤分點與超平面s之間的距離,一直到超平面越過誤分點使其被正確分類。

注1:隨機梯度下降法,是向負梯度方向進行的,所以迭代公式裡 為 + 號。

注2:從演算法流程中,也可看出,感知機存在許多解,既依賴於初值的選擇,也依賴於迭代過程中誤分點的選擇順序。

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