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支持向量机

支持向量机(support vector machine,简称为SVM)

  • 作为经典的有监督学习算法,常用于分类与回归分析问题中
  • 支持向量机有着完备而优雅的数学理论,并且计算成本低效果好
  • 在集成学习与深度学习流行前,SVM 在很多领域都是非常主流的算法

SVM 算法图解:

  • SVM 核心思想在于通过寻找一个超平面,尽可能的分隔不同类别间的样本
  • 支持向量(support vector):用于确定超平面边缘的部分样本

SVM 借助核技巧将输入隐式映射到高维特征空间中,从而有效地进行非线性分类

常见的核函数:

核函数 表达式 备注
Linear Kerne

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集成算法

1 集成学习概述

核心思想:三个臭皮匠顶个诸葛亮

集成学习三步走

  1. 特征抽取
  2. 反复建模(弱学习器)
  3. 模型集成(强学习器)

1.1 模型集成的策略

1.1.1 平均法

最终的预测输出 = 若干个弱学习器的预测输出的平均

1.1.2 投票法

最终的预测输出 = 若干个弱学习器的预测输出的投票结果

  • 常见的几种投票法
  • 相对多数投票法:少数服从多数

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树算法族

1 决策树

决策树通过树结构存储判断流程和规则,实现复杂规则的有效记录

一般来说,树的非叶节点存储了判断逻辑,并通过树分支表达多个判断结果 通过自上而下的多层逻辑判断,最终在叶节点输出预测的分类结果

决策树示例:

1.1 决策树ID3算法

ID3算法主要利用信息增益进行特征的选择,并通过递归方法构建特征

  • 从根节点开始,计算所有特征的信息增益
  • 选择信息增益最大的特征作为此节点的判断逻辑,并构建子节点
  • 对子节点递归地调用以上方法,直到最大信息增益过低或没有特征停止递归

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贝叶斯算法

贝叶斯定理: $$P(B|A)=\frac{P(A,B)}{P(A)}=\frac{P(A|B)P(B)}{P(A)}$$

  • 其中 $P(B|A)$ 表示后验概率 $posterior$
  • $P(A,B)$ 表示联合概率,$P(A)$ 表示历史经验 $evidence$
  • $P(A|B)$ 表示似然估计值 $likelihood$,$P(B)$ 表示先验概率 $prior$

朴素贝叶斯

朴素贝叶斯(Naive Bayes classifier)以贝叶斯定理为基础的简单分类器,主要通过统计历史数据中各种事件的发生频率,并从中寻找统计上的相关性,以实现对事件的预测

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粒子群算法

1 基本概念

粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法是计算智能领域的一种群体智能的优化算法(其他群体算法举例:蚁群算法,鱼群算法等),该算法最早由Kennedy和Eberhart在1995年提出的,该算法源自对鸟类捕食问题的研究。

鸟类捕食的生物过程:

  • 假设一群鸟在觅食,在觅食范围内,只在一个地方有食物
  • 所有鸟儿都看不到食物(即不知道食物的具体位置。当然不知道了,知道了就不用觅食了),但是能闻到食物的味道(即能知道食物距离自己是远是近。鸟的嗅觉是很灵敏的)
  • 假设鸟与鸟之间能共享信息(即互

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局部线性嵌入

1 算法概况

局部线性嵌入(Locally Linear Embedding,以下简称LLE)是一种重要的降维方法。

和传统的PCA,LDA等关注样本方差的降维方法相比,LLE关注于降维时保持样本局部的线性特征,由于LLE在降维时保持了样本的局部特征,LLE广泛的用于图像图像识别,高维数据可视化等领域。

2 算法步骤

下图对LLE的原理进行了一个整体描述:

附件/Pasted image 20210820013908.png

2.1 选择近邻:

  • 求K近邻的过程,这个过程借助KNN算法找到最近邻的K个样本
  • 简单来说 ,就是通过计算样本间的欧

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