書中第七章才是支持向量機SVM，但在SVM與感知機有相似的地方，看了感知機的知識之后趁熱先看看SVM。

首先回顧一下感知機。感知機的模型是線性分類模型，將兩種類別標記為正負1，將新的樣本輸入線性函數，再將線性函數代入符號函數就可以得到輸出作為判定結果。這里最重要的還是線性函數的選取，線性函數在特征空間中可能就是一個超平面，只要這個超平面能將正負樣本完全分隔開來就是符合要求的超平面，這也就是感知機的策略。具體到損失函數，選擇的不是誤分類點的個數，而是誤分類點到超平面的總距離，這樣才連續可求導，方便后續優化。感知機的算法是在策略的基礎上選擇的優化算法。

支持向量機像感知機一樣，都是二分類模型。正如之前提到，感知機是支持向量機的基礎，我們還是從機器學習的三要素出發，看看支持向量機在感知機之下做出了什么樣的改進。

模型

從模型看，支持向量機有三種模型，對應訓練數據的線性可分情況，從簡單到復雜。當數據線性可分時，通過硬間隔最大化，學習一個線性可分支持向量機；當數據近似線性可分時，通過軟間隔最大化，學習一個線性支持向量機；當數據線性不可分時，同時使用核技巧(Kernel Function)和軟間隔最大化，學習一個非線性支持向量機。書中強調支持向量機的學習是在特征空間進行的，將輸入空間中的輸入數據映射到特征空間，非線性支持向量機是非線性映射，所以兩個空間的元素不是一一對應的，其他兩種支持向量機則是一一對應的。其實感知機的幾何解釋也是在特征空間中進行的，超平面將特征空間劃分為兩個部分。

策略

與感知機相比，支持向量機的要求更高，不僅僅要求正確分類，還要求正確性盡可能高，正確性表現為樣本點到超平面的距離（間隔）。具體策略與模型的選取有關，又分為硬間隔最大化和軟間隔最大化。

線性可分支持向量機

既然都線性可分了，那么很明顯找到能將兩類數據分隔開的直線就行了。但是在這里提出了更高的要求。很容易理解離超平面距離越遠的點被正確分類的距離越高，因為和分界線的安全距離更大。這個安全距離有一個更專業的詞匯，叫做函數間隔。結合感知機中誤分類點到超平面的距離（參考鏈接1，樣本點與在超平面的投影點構成的直線與法向量的內積），y(wx+b)就是樣本點的函數間隔。對訓練集而言，訓練集的函數間隔是所有樣本點的函數間隔的最小值。將函數間隔歸一化，就是幾何間隔。線性可分支持向量機的策略就是基于幾何間隔的，使幾何間隔最大化，就是確保分隔的可信度最高。

在數學上，這是一個約束最優化問題，使訓練集的幾何間隔最大，同時保證訓練集中每一個樣本的幾何間隔都大于訓練集的幾何間隔。經過等價轉化，轉化為一個凸二次規劃問題（目標函數和約束函數都是連續可微的凸函數），對應書中的算法7.1.算法中取幾何間隔等于1，這樣在超平面兩側各有一個新的超平面wx+b=1和wx+b=-1，落在這兩個超平面上的的樣本點決定了分離超平面，被叫做支持向量。應用拉格朗日的對偶性，還有一個對偶算法7.2.先構造并求解另一個約束最優化問題，然后再求解w和b。

線性向量機

在這種情況下，除去少部分特異點outlier，其他大部分樣本點是線性可分的。但我們又無法知道到底哪些是outlier，所以只能降低約束條件，具體做法是引入一個松弛變量，但同時也對目標函數進行修改，引入一個代價，保證在間隔盡量大的同時誤分類點盡量少。由此可以得到線性向量機的學習算法。書中重點介紹的是對偶學習算法，看來對偶算法還很重要。在線性支持向量機中，支持向量不再只分布在約束條件邊界上，而是還分布在間隔邊界和分離超平面之間。書中還提到了對于近似線性可分數據的另一種解決思路，即利用合頁損失函數，思想是在同時滿足分類正確和間隔大于約束條件時損失才是0，否則損失是1-y(wx+b)。可以證明，兩種優化方法是等價的。

非線性支持向量機

不是所有的數據都是線性可分的，有的數據線性不可分，卻可以利用非線性模型如橢圓分離開來，這時我們就希望將非線性問題變換為線性問題。將橢圓的平方項用變量代換就可以轉化為高維空間的線性可分問題，從而套用線性可分支持向量機的知識。所以非線性支持向量機的重點主要在非線性映射的問題。

其實感知機和支持向量機都是在特征空間上進行分類的，特征空間可以是歐式空間或者希爾伯特空間。非線性支持向量機中的特征空間特指希爾伯特空間。具體的映射關系可以通過核函數的定義表示：

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核函數就是輸入空間的的分類曲線。這里核函數K轉化為映射結果的內積的形式。在這之后我們不再關注于映射關系，而是其內積，因為在對偶問題中，目標函數和決策函數都涉及了當前輸入和輸入的訓練實例的內積，而他們又可以轉化為特征空間中的內積，所以只要把核函數轉化為內積形式，就不必明確指出映射關系和特征空間就可以求解，即學習是隱式的在特征空間進行的，這就是核技巧。

但其實不是所有的歐式幾何下的分類曲線都可以轉化為內積的形式，即不是所有函數K都是核函數。書中證明了Mercer定理7.7：K為核函數（正定核函數）的充要條件是K對應的Gram矩陣是半正定矩陣。但檢驗一個具體函數K是否是正定核函數依然不容易，在實際問題中往往應用已有的核函數，如多項式核函數、高斯核函數、字符串核函數、徑向基核RBF、樣條核、Sigmoid核。

在選取核函數解決實際問題時，通常采用的方法有：一是利用專家的先驗知識預先選定核函數；二是采用Cross-Validation方法，即在進行核函數選取時，分別試用不同的核函數，歸納誤差最小的核函數就是最好的核函數．如針對傅立葉核、RBF核，結合信號處理問題中的函數回歸問題，通過仿真實驗，對比分析了在相同數據條件下，采用傅立葉核的SVM要比采用RBF核

的SVM誤差小很多．三是采用由Smits等人提出的混合核函數方法，該方法較之前兩者是目前選取核函數的主流方法，也是關于如何構造核函數的又一開創性的工作．將不同的核函數結合起來后會有更好的特性，這是混合核函數方法的基本思想．

SVM的目標是找到使得訓練數據盡可能分開且分類間隔最大的超平面，應該屬于結構風險最小化，嚴格來說也是錯誤的。 D. SVM可以通過正則化系數控制模型的復雜度，避免過擬合。

關于支持向量機SVM,下列說法錯誤的是（）

正確答案:C??你的答案:D(錯誤)

L2正則項，作用是最大化分類間隔，使得分類器擁有更強的泛化能力 Hinge 損失函數，作用是最小化經驗分類錯誤 分類間隔為1/||w||，||w||代表向量的模 當參數C越小時，分類間隔越大，分類錯誤越多，趨于欠學習

Reference:

1. 距離https://blog.csdn.net/amyaguang/article/details/46043885

2.牛客網https://www.nowcoder.com/test/question/done?tid=16646359&qid=56467#summary

3.https://www.nowcoder.com/test/question/done?tid=16669005&qid=7173#summary

總結

以上是生活随笔為你收集整理的李航《统计学习方法》-----支持向量机的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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