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利用支持向量机,构造性别分类器:
原始数据student.xls,部分数据放入报告中即可;
以身高、体重为输入,性别为输出,设计支持向量机;
手工编码或工具箱编码(python或MATLAB),实现对性别的分类计算,并用测试数据验证模型的正确性。
用测试数据对性别进行预测。
测试数据1:身高(162cm),体重(56kg),性别(女)。
测试数据2:身高(172cm),体重(75kg),性别(男)。
对依据身高体重进行性别分类的原始数据进行训练,其中部分原始数据如下表1。
编号 | 性别 | 身高 | 体重 |
---|---|---|---|
1 | 男 | 174.2 | 91.9 |
2 | 女 | 156 | 57.6 |
3 | 女 | 151.7 | 59.9 |
4 | 男 | 181.5 | 107.2 |
5 | 男 | 169.1 | 55.6 |
…… | …… | …… | …… |
259 | 女 | 165.9 | 58.1 |
260 | 男 | 168.7 | 67.8 |
对原始数据进行处理,其中“性别男”设置为1,“性别女”设置为-1,同时调整“性别”、“身高”、“体重”的位置,处理后的部分数据如下表2。
编号 | 身高 | 体重 | 性别 |
---|---|---|---|
1 | 174.2 | 91.9 | 1 |
2 | 156 | 57.6 | -1 |
3 | 151.7 | 59.9 | -1 |
4 | 181.5 | 107.2 | 1 |
5 | 169.1 | 55.6 | 1 |
…… | …… | …… | …… |
259 | 165.9 | 58.1 | -1 |
260 | 168.7 | 67.8 | 1 |
根据原始数据,可知向量机的输入有两个,即身高和体重,输出有一个,即性别,核函数选择高斯核函数。
根据原始数据及向量机算法结构进行手工编码,实现支持向量的寻找与分类线的绘制,代码如下:
clc;
clear;
C = 10;
kertype = 'rbf';
%训练样本
X = xlsread('student.xlsx', 'B2: C261')';
Y = xlsread('student.xlsx', 'D2: D261')';
figure;
%x1存储男生身高,y1存储男生体重,x2存储女生身高,y2存储女生体重
[x1, x2, y1, y2] = deal([]);
[k1, k2] = deal(1);
[~, col] = size(Y);
for i = 1: col
if Y(1, i) == 1
x1(k1) = X(1, i);
y1(k1) = X(2, i);
k1 = k1 + 1;
else
x2(k2) = X(1, i);
y2(k2) = X(2, i);
k2 = k2 + 1;
end
end
plot(x1(1, :), y1(1, :), 'bx', x2(1, :), y2(1, :), 'r*');
xlabel('身高');
ylabel('体重');
hold on;
%绘制支持向量
svm = svmTrain(X, Y, kertype, C);
plot(svm.Xsv(1, :), svm.Xsv(2, :), 'ko');
%绘制分类线
[x1, x2] = meshgrid(160: 0.05: 175, 49: 0.05: 80); %x1和x2都是181*181的矩阵
[rows, cols] = size(x1);
nt = rows*cols;
Xt = [reshape(x1, 1, nt); reshape(x2, 1, nt)];
Yt = ones(1, nt);
result = svmTest(svm, Xt, Yt, kertype);
Yd = reshape(result.Y, rows, cols);
contour(x1, x2, Yd, 'm');
legend('男生', '女生', '支持向量', '分类线', 'Location', 'northwest');
运行程序,训练数据分类结果如下图1。
用测试数据对性别进行预测:
测试数据1:身高(162cm),体重(56kg),性别(女)。
测试数据2:身高(172cm),体重(75kg),性别(男)。
程序代码如下。
%测试数据
testx = [162 56; 172 75]';
testy = [-1; 1]';
test = svmTest(svm, testx, testy, kertype);
[~, col] = size(test.Y);
for i = 1: col
if test.Y(:, i) == 1
disp(['身高' num2str(testx(1, i)) '厘米,体重' num2str(testx(2, i)) '斤预测为男生']);
else
disp(['身高' num2str(testx(1, i)) '厘米,体重' num2str(testx(2, i)) '斤预测为女生']);
end
end
disp(['预测正确率为' num2str(test.accuracy)]);
运行程序,测试数据测试结果如下图2。