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给定以下两组数据(x1, x2),第一组数据标签为y=+1,第二组数据标签为y=-1。请用Python语言编程结合线性SVM分类法实现这两组数据的分类,并在同一张图中画出散点图和分类决策直线。

时间: 2024-10-28 11:08:42 浏览: 84
首先,我们需要导入所需的库并创建一个简单的线性支持向量机分类器实例。这里我们使用`scikit-learn`库。为了展示,我们将手动创建一些模拟的数据。 ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from sklearn import svm from sklearn.datasets import make_blobs # 创建模拟数据 np.random.seed(42) # 设置随机种子,保证结果可复现 X, y = make_blobs(n_samples=50, centers=2, n_features=2, center_box=(-1, 1), random_state=42) # 正负样本各50个,二维空间 y = y.reshape(-1, 1) # 将标签转置成一列 # 线性SVM分类器 clf = svm.SVC(kernel='linear', C=1) # 线性核,正则化强度C=1 # 训练模型 clf.fit(X, y) # 获取决策边界方程中的系数和偏置项 w = clf.coef_[0] # 权重向量 b = clf.intercept_[0] # 偏置 # 计算并绘制决策边界 xx, yy = np.mgrid[-1:1:0.01, -1:1:0.01] grid_points = np.c_[xx.ravel(), yy.ravel()] Z = clf.decision_function(grid_points).reshape(xx.shape) plt.contourf(xx, yy, Z, cmap=plt.cm.PuOr, alpha=0.6) # 绘制训练数据的散点图 plt.scatter(X[y == 1, 0], X[y == 1, 1], color='red', label='Positive') plt.scatter(X[y == -1, 0], X[y == -1, 1], color='blue', label='Negative') # 添加决策线 x_line = [-b / w[0], 1] # 决策线的x坐标范围 y_line = [-(x_line[0] * w[1]) - b, -(x_line[1] * w[1]) - b] plt.plot(x_line, y_line, 'k-', linewidth=2, label='Decision boundary') # 显示图例和轴标签 plt.legend(loc='best') plt.xlabel('Feature 1') plt.ylabel('Feature 2') plt.title('Linear SVM Classification') plt.show() ``` 这个脚本会生成一张图,其中红色代表正样本,蓝色代表负样本,黑色线表示分类决策边界。注意实际应用中通常会使用真实数据而不是模拟数据。
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X1 = [1, 2, 3, 4, 5]; Y1 = [2, 4, 6, 8, 10]; % 真实模型:y=2x n1 = 1; X2 = 0:0.5:2; Y_true = 1 + 2*X2 + 3*X2.^2; % 真实模型:y=3x²+2x+1 rng(2025); % 固定随机种子 Y2 = Y_true + 0.5*randn(size(X2)); % 添加高斯噪声 n2 = 2; % 模拟温度传感器标定数据(非线性特性) X3 = [10, 20, 30, 40, 50, 60]; % 温度(℃) Y3 = [0.8, 1.1, 1.5, 2.0, 2.6, 3.3]; % 输出电压(V) n3 = 3; % 三阶多项式 % 测试组1 [a1, R2_1, MSE1] = my_least_squares(X1, Y1, n1); % 测试组2 [a2, R2_2, MSE2] = my_least_squares(X2, Y2, n2); % 测试组3 [a3, R2_3, MSE3] = my_least_squares(X3, Y3, n3); % 最小二乘法曲线拟合(多项式阶数n) % 输入:x-原始数据横坐标向量,y-原始数据纵坐标向量,n-多项式阶数 % 输出:拟合曲线方程、误差指标及对比图 function [A, MSE, R2] = my_least_squares(x, y, n) % 数据预处理 x = x(:); y = y(:); % 转换为列向量 m = length(x); % 数据点数量 % 构造设计矩阵X(维度m×(n+1)) X = zeros(m, n+1); for i = 1:n+1 X(:, i) = x.^(i-1); % 多项式基函数 end % 构造法方程组并求解系数A XT = X'; % 转置矩阵 A = (XT * X) \ XT * y; % 求解线性方程组 (X^T X)A = X^T y[4,6] % 计算拟合值 y_fit = X * A; % 计算误差指标 MSE = mean((y - y_fit).^2); % 均方误差 SST = sum((y - mean(y)).^2); % 总平方和 SSR = sum((y_fit - mean(y)).^2); % 回归平方和 R2 = SSR / SST; % 决定系数 % 绘制结果 x_fit = linspace(min(x), max(x), 100); % 生成密集点 y_fit_plot = polyval(flipud(A), x_fit); % 生成拟合曲线 figure; scatter(x, y, 'ro', 'DisplayName', '原始数据'); hold on; plot(x_fit, y_fit_plot, 'b-', 'LineWidth', 2, 'DisplayName', '拟合曲线'); xlabel('x'); ylabel('y'); title(sprintf('最小二乘拟合曲线 (n=%d, R²=%.4f)', n, R2)); legend('Location', 'best'); grid on; % 输出方程表达式 fprintf('拟合方程: y = '); for i = 1:n+1 if A(i) ~= 0 fprintf('%.4f x^{%d} + ', A(i), n+1-i); end end fprintf('\b\b \n'); end给出该段代码的程序流程图

请结合此题解分析并解释此代码一个 n×m 的 01 矩阵,其中 k 个位置的值给定。这个矩阵满足性质:对于每个 2×2 的小子矩阵中 0 与 1 的个数相同。求满足条件的矩阵数量,对 10 9 +7 取模。 n,m≤10 9 ,k≤10 5 。 一个显然的事实是:确认了第一行和第一列,就能推得所有矩阵。考虑如何确定第一行和第一列。 结论:一个矩阵是一个合法的矩阵,当且仅当其满足,要么第一行是 010101… 或 101010… 这样 01 交错的;要么第一列是这样 01 交错的。 证明可以画图,考虑一个这样的矩阵,使得其第一行和第一列都不是 01 相间的。那么可以找出一个位置 i,满足第 i 行的第一个数和第 i+1 行的第一个数相同(即第一列上连续的两个相同的数),为了方便,都假定为 1。我们考虑这两行的情况: 101⋯01101⋯1001⋯ 101⋯01101⋯1001⋯ ​ (由于 Latex 渲染问题,该公式建议在博客内查看) 注意到红色 1 的位置,在这个位置为了满足以它作为右下角的矩阵而值为 1,但这就导致了以它为左下角的矩阵出现了三个 1,成为了一个不合法的矩阵。这正是因为行上也有相邻的两个 1,有两个相邻的 0 也是这种情况(蓝色部分)。这是不可避免的,故而这样的矩阵都是不合法的。而如果不出现这种情况,则一定可以构造出合法方案。故而结论证毕。 同时这个结论可以推导出一些东西:对于一个第一行都是 01 相间的矩阵,它的每一行都是 01 相间的;对于一个第一列都是 01 相间的矩阵,它的每一列都是 01 相间的。 接下来考虑如何计数。根据容斥原理,我们用 行都是 01 相间的矩阵 + 列都是 01 相间的矩阵 − 行列都是 01 相间的矩阵(即类似棋盘的黑白染色矩阵)。 行都是 01 相间和列都是 01 相间做法类似,这里只介绍行的方式,列做法同理。 对于行上没有已确定的 k 个位置,这一行的情况可以任取 0101… 或 1010… 的一种,乘法原理对答案乘 2。 对于行上已经有确定的位置时,用奇偶性检测它们能否构成 01 相间的一行。如果可以,对答案乘 1;如果不行,答案为 0。 行列都是 01 相间的矩阵直接检查是否能够构成一个棋盘状的东西,同样判一下奇偶性。注意特判一下 k=0 的情况。 这题这样就做完了,时间复杂度 O(klogk+log(n+m))。 代码: #include <algorithm> #include <cstdio> #include <cstring> const int MaxN = 100000; const int Mod = 1000000007; inline int add(int x, int y) { return (x += y) >= Mod ? x - Mod : x; } inline int sub(int x, int y) { return (x -= y) < 0 ? x + Mod : x; } inline int mul(int x, int y) { return 1LL * x * y % Mod; } inline int pw(int x, int y) { int z = 1; for (; y; y >>= 1, x = mul(x, x)) if (y & 1) z = mul(z, x); return z; } inline int inv(int x) { return pw(x, Mod - 2); } inline int sep(int x, int y) { return mul(x, inv(y)); } inline void inc(int &x, int y = 1) { x = add(x, y); } inline void dec(int &x, int y = 1) { x = sub(x, y); } struct data_t { int x, y, d; data_t(int _x = 0, int _y = 0, int _d = 0) { x = _x, y = _y, d = _d; } }; int W, H, N; data_t A[MaxN + 5]; inline int getSit() { char c; do c = getchar(); while (c != '+' && c != '-'); return (c == '+') ? 1 : 0; } void init() { scanf("%d %d %d", &W, &H, &N); for (int i = 1; i <= N; ++i) { A[i].d = getSit(); scanf("%d %d", &A[i].x, &A[i].y); } } inline bool cmpx(const data_t &a, const data_t &b) { if (a.x != b.x) return a.x < b.x; else return a.y < b.y; } inline bool cmpy(const data_t &a, const data_t &b) { if (a.y != b.y) return a.y < b.y; else return a.x < b.x; } inline int calc1() { std::sort(A + 1, A + 1 + N, cmpx); int res = 0, prex = 0; for (int l = 1, r = 0; l <= N; l = r + 1) { while (r < N && A[r + 1].x == A[l].x) r++; for (int i = l; i <= r; ++i) { int x1 = (A[i].y ^ A[l].y) & 1, x2 = (A[i].d ^ A[l].d); if (x1 != x2) return 0; } res += A[l].x - prex - 1; prex = A[l].x; } res += W - prex; return pw(2, res); } inline int calc2() { std::sort(A + 1, A + 1 + N, cmpy); int res = 0, prey = 0; for (int l = 1, r = 0; l <= N; l = r + 1) { while (r < N && A[r + 1].y == A[l].y) r++; for (int i = l; i <= r; ++i) { int x1 = (A[i].x ^ A[l].x) & 1, x2 = (A[i].d ^ A[l].d); if (x1 != x2) return 0; } res += A[l].y - prey - 1; prey = A[l].y; } res += H - prey; return pw(2, res); } inline int calc3() { for (int i = 1; i <= N; ++i) { int x1 = (A[1].x ^ A[1].y ^ A[i].x ^ A[i].y) & 1, x2 = (A[1].d ^ A[i].d); if (x1 != x2) return 0; } return 1; } void solve() { int ans = 0; inc(ans, calc1()); inc(ans, calc2()); dec(ans, calc3()); if (N == 0) dec(ans); printf("%d\n", ans); } int main() { init(); solve(); return 0; }请以在代码中注释的方式解释此代码

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