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SVM 决策边界可视化 - 交互式支持向量机演示

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支持向量 ⊙

决策边界

间隔边界

📚 常见问题与知识点

SVM是一种监督学习算法,用于分类和回归任务。其核心思想是找到一个最优超平面,使得两类数据之间的间隔(margin)最大化。位于间隔边界上的数据点被称为支持向量,它们决定了最终的决策边界。SVM通过核技巧能够处理非线性可分数据,将数据隐式映射到高维空间。

  • 线性核:K(x,y)=x·y,直接在原始空间寻找线性决策边界,适合线性可分数据,计算最快。
  • RBF核(高斯核):K(x,y)=exp(−γ||x−y||²),是最常用的非线性核,能处理复杂边界。γ控制单个样本的影响范围——γ越大,决策边界越曲折。
  • 多项式核:K(x,y)=(γx·y+r)^d,通过多项式特征映射实现非线性分类,d为多项式次数。

C(正则化参数):控制对错误分类的惩罚力度。C越大,对训练数据的拟合越严格,间隔越小,可能过拟合;C越小,允许更多错误分类,间隔越大,模型更泛化
Gamma(γ,RBF核参数):控制决策边界的曲率。γ越大,每个支持向量的影响半径越小,边界越曲折复杂(容易过拟合);γ越小,边界越平滑(可能欠拟合)。建议通过交叉验证选择最优参数组合。

支持向量是最靠近决策边界的数据点,它们位于间隔边界上或内部。SVM的决策函数完全由支持向量决定——移除或移动非支持向量不会改变决策边界。这一特性使得SVM在高维数据中表现优异,因为模型复杂度取决于支持向量数量而非特征维度。在本工具中,支持向量以空心圆圈标记。

硬间隔要求所有数据点必须被正确分类且位于间隔边界外侧(即数据线性可分时)。软间隔通过引入松弛变量,允许部分点违反间隔约束被错误分类。参数C控制软间隔的宽松程度。现实数据通常包含噪声,因此软间隔SVM更为实用。在本工具中,C值越小表示间隔越"软"。
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