12 SVM - SMO - 初始β变量的选择、总结

11 SVM - 序列最小优化算法 SMO

十五、初始β变量的选择

回顾: 可以发现SMO算法中,是选择两个合适的β变量做迭代,其它变量作为常量来进行优化的一个过程,那么这两个变量到底怎么选择呢???

1、每次优化的时候,必须同时优化β的两个分量;因为如果只优化一个分量的话,新的β值就没法满足初始限制条件中等式约束条件了。

2、每次优化的两个分量应该是违反g(x)目标条件比较多的。也就是说,本来应当是大于等于1的,越是小于1违反g(x)目标条件就越多;


1、第一个β变量的选择

SMO算法在选择第一个β变量的时候,需要选择在训练集上违反KKT条件最严重的样本点。一般情况下,先选择0<β<C的样本点(即支持向量),只有当所有的支持向量都满足KKT条件的时候,才会选择其它样本点。因为此时违反KKT条件越严重,在经过一次优化后,会让变量β尽可能的发生变化,从而可以以更少的迭代次数让模型达到g(x)目标条件

先找0<β<C中,不等于1的点

2、第二个β变量的选择

在选择第一个变量β1后,在选择第二个变量β2的时候,希望能够按照优化后的β1和β2有尽可能多的改变来选择,也就是说让|E1-E2|足够的大,当E1为正的时候,选择最小的Ei作为E2;当E1为负的时候,选择最大的Ei作为E2。

PS:如果选择的第二个变量不能够让目标函数有足够的下降,那么可以通过遍历所有样本点来作为β2,直到目标函数有足够的下降,如果都没有足够的下降的话,那么直接跳出循环,重新选择β1;

3、计算阈值b和差Ei

在每次完成两个β变量的优化更新之后,需要重新计算阈值b和差值Ei。当0<βnew<C时,有:

化简上式

同样的当β2的取值为: 0<β2<C的时候,我们也可以得到:

最终计算出来的b为:

当更新计算阈值b后,就可以得到差值Ei为:

十六、SMO算法流程总结

输入线性可分的m个样本数据{(x1,y1),(x2,y2),...,(xm,ym)},其中x为n维的特征向量,y为二元输出,取值为+1或者-1;精度为e;

取初值β0=0,k=0;

选择需要进行更新的两个变量: β1k和β2k,计算出来新的β2new,unt

按照下列式子求出具体的β2k+1;

按照β1k和β2k的关系,求出β1k+1的值:

按照公式计算bk+1和Ei的值;

检查函数y(i)*Ei的绝对值是否在精度范围内,并且求解出来的β解满足KKT相关约束条件,那么此时结束循环,返回此时的β解即可,否则继续迭代计算β2new,unt的值。

13 SVM - SVR(回归问题的SVM)

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