基于支持向量机的数据回归预测(libsvm) SVM

发布于:2025-08-19 ⋅ 阅读:(17) ⋅ 点赞:(0)

一、作品详细简介

1.1附件文件夹程序代码截图

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1.2各文件夹说明

1.2.1 main.m主函数文件

这段 MATLAB 代码实现了基于支持向量机(SVM)的回归预测任务,主要步骤分解如下:

1. 数据导入与预处理

  • 从 Excel 文件 数据集.xlsx 中读取数据,存储到矩阵 res 中。
  • 假设数据包含 103 个样本,每个样本有 7 个特征(1-7列)和 1 个目标变量(第8列)。

2. 划分训练集与测试集

  • randperm(103): 生成 1~103 的随机排列,实现数据随机打乱。
  • 训练集: 取前 80 个样本的特征(P_train)和目标值(T_train)。
  • 测试集: 取剩余 23 个样本的特征(P_test)和目标值(T_test)。
  • 转置操作 ' 使每列代表一个样本(符合后续 SVM 输入要求)。

3. 数据归一化

  • mapminmax: 将数据归一化到 [0, 1] 区间。
  • 训练集归一化: 计算归一化参数 ps_input(特征)和 ps_output(目标值)。
  • 测试集归一化: 直接应用训练集的归一化参数(避免数据泄露)。

4. 调整数据维度

  • 转置操作将数据还原为 行样本格式(每行一个样本),以满足后续 svmtrain 的输入要求。

5. 创建 SVM 回归模型

  • 参数说明:
    • -t 2: 使用径向基核函数(RBF Kernel)。
    • -c 4.0: 惩罚因子,控制过拟合。
    • -g 0.8: RBF 核函数的 gamma 参数。
    • -s 3: 回归任务类型(ε-SVR)。
    • -p 0.01: ε-不敏感损失函数的参数。
  • svmtrain: 训练 SVM 模型,输出 model

6. 模型预测

  • svmpredict: 对训练集和测试集进行预测,返回预测值 (t_sim1t_sim2) 和误差指标。

7. 反归一化

  • 将归一化的预测结果还原到原始数据量纲。

8. 评估指标计算

均方根误差 (RMSE)

  • RMSE 衡量预测值与真实值的偏差(越小越好)。

决定系数 (R²)

  • R² 接近 1 表示模型拟合效果好。

平均绝对误差 (MAE)

  • MAE 反映预测误差的绝对平均值。

平均偏差误差 (MBE)

  • MBE 表示预测值的系统性偏差(正负值指示偏差方向)。

9. 结果可视化

预测值与真实值对比曲线

  • 绘制训练集/测试集的真实值与预测值对比曲线,标注 RMSE。

预测值与真实值散点图

  • 散点图与参考线 y=x 结合,直观展示预测准确性(点越靠近直线越好)。

关键注意事项

  1. 数据随机性randperm 确保每次运行训练/测试集划分不同(可固定随机种子复现结果)。
  2. 归一化重要性: 避免特征量纲差异影响 SVM 性能。
  3. SVM 参数调优: 代码中 c=4.0g=0.8 为预设值,实际需通过交叉验证优化。
  4. 维度转换: 多次转置操作旨在适配不同函数对输入格式的要求。
  5. 反归一化: 确保误差计算和可视化在原始量纲下进行。

此代码完整实现了从数据预处理、模型训练、预测到结果评估与可视化的全流程,适用于回归预测任务。

2  main.m主函数文件部分代码

1.2.2 数据集文件

数据集为Excel数据csv格式文件,可以方便地直接替换为自己的数据运行程序。原始数据文件包含7列特征列数据和1列输出标签列数据,一共包含103条样本数据,具体如图所示。

二、代码运行结果展示

       该代码实现了一个基于支持向量机(SVM)的回归预测模型,用于建立特征与目标变量之间的映射关系。

       首先,代码导入数据并随机划分80%样本作为训练集、23%样本作为测试集,同时对特征和目标值进行归一化处理;

       其次,使用径向基核函数(RBF)配置SVM回归模型参数(惩罚因子c=4.0,核参数g=0.8),训练模型并分别在训练集和测试集上进行预测;

       最后,通过反归一化处理将预测结果还原到原始量纲,计算RMSE、R²、MAE和MBE等评估指标,并绘制预测值对比曲线和真实值-预测值散点图来可视化模型性能。

三、注意事项:

1.程序运行软件推荐Matlab 2018B版本及以上;
2.所有程序都经过验证,保证程序可以运行。此外程序包含简要注释,便于理解。
3.如果不会运行,可以帮忙远程运行原始程序以及讲解和其它售后,该服务需另行付费。
4. 代码包含详细的文件说明,以及对每个程序文件的功能注释,说明详细清楚。
5.Excel数据,可直接修改数据,替换数据后直接运行即可。


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