支持向量机
1. R中svm介绍
- R的函数包e1071提供了libsvm的接口。使用e1071包中svm函数可以得到与libsvm相同的结果。write.svm()更是可以把R训练得到的结果写为标准的Libsvm格式，以供其他环境下libsvm的使用。下面我们来看看svm()函数的用法。有两种格式都可以。
> # svm函数的基本语法及参数解释
> svm(formula, data = NULL, ..., subset, na.action =na.omit, scale = TRUE)
# formula:指定参与分析的变量公式
# subset:为索引向量，指定分析的样本数据
# na.action:针对缺失值的处理方法，默认会删除缺失值所在的行
# scale:逻辑参数，是否标准化变量，默认标准化处理
> svm(x, y = NULL, scale = TRUE, type = NULL, kernel ="radial", degree = 3,
+ gamma = if (is.vector(x)) 1 else 1 / ncol(x),coef0 = 0, cost = 1, nu = 0.5,
+ class.weights = NULL, cachesize = 40, tolerance = 0.001, epsilon = 0.1,
+ shrinking = TRUE, cross = 0, probability = FALSE, fitted = TRUE,...,subset,
+ na.action = na.omit)
# x:可以是矩阵，可以是向量，也可以是稀疏矩阵
# y:分类变量
# type:指定建模的类别，支持向量机通常用于分类、回归和异常值检测，默认情况下，svm模型根据因变量y是否为因子，type选择C-classification或eps-regression
# kernel:指定建模过程中使用的核函数，目的在于解决支持向量机线性不可分问题。函数中有四类核函数可选，即线性核函数、多项式核函数、高斯核函数和神经网络核函数
# degree:用于多项式核函数的参数，默认为3
# gamma:用于除线性核函数之外的所有核函数参数，默认为1
# coef0:用于多项式核函数和神经网络核函数的参数，默认为0
# nu:用于nu-classification、nu-regression和one-classification回归类型中的参数
# class.weights:指定类权重
# cachesize:默认缓存大小为40M
# cross:可为训练集数据指定k重交叉验证
# probability:逻辑参数，指定模型是否生成各类的概率预测，默认不产生概率值
# fitted:逻辑参数，是否将分类结果包含在模型中，默认生成拟合值
degree:多项式核的次数，默认为3
gamma:除去线性核外，其他核的参数，默认为1/数据维数
coef0:多项式核与sigmoid核的参数，默认为0.
cost:C分类中惩罚项c的取值
nu:Nu分类，单一分类中nu的值
cross:做k折交叉验证，计算分类正确性。
首先，对于分类问题而言，svm()han函数中的'type'参数有C-classification、nu-classification和one-classification三种选项，
核函数'kernel'参数有linear、polynomial、radial和sigmoid四种选项，
2. 一个具体的小例子。
我们依然使用iris数据集(R中自带的关于三类植物的数据集)来做svm分类。如下
data(iris)
ir<-iris
set.seed(124)
count.test<-round(runif(50,1,150))
test<-ir[count.test,]
library(e1071)
sv<-svm(Species~.,data=ir,cross=5,type='C-classification',kernel='sigmoid')
summary(sv) #查看支持向量机sv的具体信息，发现做5倍交叉验证的正确率为92%
pre<-predict(sv,test)#对测试样本作预测。pre是一个类别向量。
dim(test[test$Species!=pre,])[1]/dim(test)[1]#计算错误率
[1] 0.06
我们发现错误率为6%
3.实例操作
#=========================================================
#--------load file and divide the data to train and test
#========================================================
setwd("E:\\Rwork")
library(e1071)
svm_data <- read.csv("BLCA.mRNA.for.rf.csv",header = T)
svm_data <- svm_data[,-1]
set.seed(1234)
index <- sample(nrow(svm_data),0.7*nrow(svm_data))
svm_train <- svm_data[index,]
svm_test <- svm_data[-index,]
svm_train$subtype <- as.character(svm_train$subtype)
svm_train$subtype <- as.factor(svm_train$subtype)
svm_test$subtype <- as.character(svm_test$subtype)
svm_test$subtype <- as.factor(svm_test$subtype)
#================================================
#----------establish the mdel
#================================================
x <- svm_train[,-1]
y <- svm_train[,1]
library(e1071)
SVM <- function(x,y){
type <- c('C-classification','nu-classification','one-classification')
kernel <- c('linear','polynomial','radial','sigmoid')
#用于存放12种组合的预测结果
pred <- array(0, dim=c(nrow(x),3,4))
#用于存放预测错误数
errors <- matrix(0,3,4)
dimnames(errors) <- list(type, kernel)
for(i in 1:3){
for(j in 1:4){
pred[,i,j] <- predict(object = svm(x, y, type = type[i], kernel = kernel[j]), newdata = x)
if(i > 2) errors[i,j] <- sum(pred[,i,j] != 1)
else errors[i,j] <- sum(pred[,i,j] != as.integer(y))
}
}
return(errors)
}
SVM(x = x, y = y)
classifier <- svm(x = x, y = y, type = 'C-classification',
kernel = 'radial')
> SVM(x = x, y = y)
linear polynomial radial sigmoid
C-classification 0 0 0 1
nu-classification 7 0 4 9
one-classification 145 187 142 152
发现type为C-classification和radial 及 linear等时error最低
- 交叉验证
#================================================
#----------K-fold corss validation
#================================================
library(caret)
folds <- createFolds(svm_train$subtype, k=10)
cv <- lapply(folds, function(x) {
training_fold = svm_train[-x,]
test_fold = svm_train[x,]
classifier = svm(formula = subtype ~.,
data =training_fold,
type = "C-classification",
kernal = "radial")
confusion=table(test_fold$subtype,predict(classifier,test_fold,type="class"))
accuracy=sum(diag(confusion))/sum(confusion)
return(accuracy)
})
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