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1、北华大学开放实验报告实验名称：实验一基于感知器的线性分类器设计所属课程：模式识别班级：信息10—1学号：36姓名：张慧6实验一、基于感知器算法的线性分类器设计一、实验目的：1.熟悉感知器算法。2.掌握感知准则函数分类器设计方法。3.掌握感知器算法，利用它对输入的数据进行分类。二、实验原理：感知机算法线性分类器的第一个迭代算法是1956年由FrankRosenblatt提出的，即具有自学习能力的感知器（Perceptron）神经网络模型，用来模拟动物或者人脑的感知和学习能力。这个算法被提出后，受到了
2、很大的关注。感知器在神经网络发展的历史上占据着特殊的位置：它是第一个从算法上完整描述的神经网络，是一种具有分层神经网络结构、神经元之间有自适应权相连接的神经网络的一个基本网络。感知器的学习过程是不断改变权向量的输入，更新结构中的可变参数，最后实现在有限次迭代之后的收敛。感知器的基本模型结构如图1所示：图1感知器基本模型其中，X输入，Xi表示的是第i个输入；Y表示输出；W表示权向量；w0是阈值，f是一个阶跃函数。感知器实现样本的线性分类主要过程是：特征向量的元素x1，x2，……，xk是网络的输入元素
3、，每一个元素与相应的权wi相乘。，乘积相加后再与阈值w0相加，结果通过f函数执行激活功能，f为系统的激活函数。因为f是一个阶跃函数，故当自变量小于0时，f=-1；当自变量大于0时，f=1。这样，根据输出信号Y，把相应的特征向量分到为两类。6然而，权向量w并不是一个已知的参数，故感知器算法很重要的一个步骤即是寻找一个合理的决策超平面。故设这个超平面为w，满足：（1）引入一个代价函数，定义为：（2）其中，Y是权向量w定义的超平面错误分类的训练向量的子集。变量定义为：当时，=-1；当时，=+1。显然，J
4、(w)≥0。当代价函数J(w)达到最小值0时，所有的训练向量分类都全部正确。为了计算代价函数的最小迭代值，可以采用梯度下降法设计迭代算法，即：（3）其中，w(n)是第n次迭代的权向量，有多种取值方法，在本设计中采用固定非负值。由J(w)的定义，可以进一步简化（3）得到：（4）通过（4）来不断更新w，这种算法就称为感知器算法（perceptronalgorithm）。可以证明，这种算法在经过有限次迭代之后是收敛的，也就是说，根据（4）规则修正权向量w，可以让所有的特征向量都正确分类。采用感知器算法实
5、现data1.m的数据分类流程如图2所示：图2单层感知器算法程序流程6三、实验内容1.获得增广样本向量和初始增广权向量2..对样本进行规范化处理3.获得解区，并用权向量迭代修正错分样本集，得到最终解区四、实验程序functionPer1()clearall;closeall;DATA=xlsread('zb0708.xls');fori=1:45x1(i,1)=DATA(i,1)x1(i,2)=DATA(i,2)endfori=1:55x2(i,1)=DATA(i,3)x2(i,2)=DATA(i
6、,4)endfori=1:45r1(i)=x1(i,1);end;fori=1:45r2(i)=x1(i,2);end;fori=1:55r3(i)=x2(i,1);end;fori=1:55r4(i)=x2(i,2);end;figure(1);plot(r1,r2,'*',r3,r4,'o');holdon;%保持当前的轴和图像不被刷新，在该图上接着绘制下一图x1(:,3)=1;%考虑到不经过原点的超平面，对x进行扩维x2(:,3)=1;%使x'=[x1]，x为2维的，故加1扩为3维%进行初始
7、化w=rand(3,1);%随机给选择向量，生成一个3维列向量419.4813-719.9205-247.3682p=1;%p0非负正实数6ox1=-1;%代价函数中的变量ox2=1;%当x属于w1时为-1，当x属于w2时为1s=1;%标识符，当s=0时，表示迭代终止n=0;%表示迭代的次数w1=[0;0;0];whiles%开始迭代J=0;%假设初始的分类全部正确j=[0;0;0];%j=ox*xfori=1:45if(x1(i,:)*w)>0%查看x1分类是否错误，在x属于w1却被错误分类的情
8、况下，w'x<0w1=w;%分类正确，权向量估计不变else%分类错误j=j+ox1*x1(i,:)';%j=ox*x。进行累积运算J=J+ox1*x1(i,:)*w;%感知器代价进行累积运算endendfori=1:55if(x2(i,:)*w)<0%查看x2分类是否错误，在x属于w2却被错误分类的情况下，w'x>0w1=w;%分类正确，权向量估计不变else%分类错误j=j+ox2*x2(i,:)';%j=ox*x。进行累积运算J=J+ox2*x2(i,:)*w;%感知器代价进
