周志华《机器学习》习题答案(不断更新中)
文章目录
- 第1章 绪论
- 结语
第1章 绪论
1.1 求版本空间
先看书中示例
版本空间: 从假设空间删除掉与正例不一致和与反例一致的假设后,剩余的假设所组成的集合。它可以看成是对正例的最大泛化。
表1.1的训练数据集对应的假设空间应该如下:
1 色泽=*,根蒂=*,敲声=*
2 色泽=青绿,根蒂=*,敲声=*
3 色泽=乌黑,根蒂=*,敲声=*
4 色泽=*,根蒂=蜷缩,敲声=*
5 色泽=*,根蒂=硬挺,敲声=*
6 色泽=*,根蒂=稍蜷,敲声=*
7 色泽=*,根蒂=*,敲声=浊响
8 色泽=*,根蒂=*,敲声=清脆
9 色泽=*,根蒂=*,敲声=沉闷
10 色泽=青绿,根蒂=蜷缩,敲声=*
11 色泽=青绿,根蒂=硬挺,敲声=*
12 色泽=青绿,根蒂=稍蜷,敲声=*
13 色泽=乌黑,根蒂=蜷缩,敲声=*
14 色泽=乌黑,根蒂=硬挺,敲声=*
15 色泽=乌黑,根蒂=稍蜷,敲声=*
16 色泽=青绿,根蒂=*,敲声=浊响
17 色泽=青绿,根蒂=*,敲声=清脆
18 色泽=青绿,根蒂=*,敲声=沉闷
19 色泽=乌黑,根蒂=*,敲声=浊响
20 色泽=乌黑,根蒂=*,敲声=清脆
21 色泽=乌黑,根蒂=*,敲声=沉闷
22 色泽=*,根蒂=蜷缩,敲声=浊响
23 色泽=*,根蒂=蜷缩,敲声=清脆
24 色泽=*,根蒂=蜷缩,敲声=沉闷
25 色泽=*,根蒂=硬挺,敲声=浊响
26 色泽=*,根蒂=硬挺,敲声=清脆
27 色泽=*,根蒂=硬挺,敲声=沉闷
28 色泽=*,根蒂=稍蜷,敲声=浊响
29 色泽=*,根蒂=稍蜷,敲声=清脆
30 色泽=*,根蒂=稍蜷,敲声=沉闷
31 色泽=青绿,根蒂=蜷缩,敲声=浊响
32 色泽=青绿,根蒂=蜷缩,敲声=清脆
33 色泽=青绿,根蒂=蜷缩,敲声=沉闷
34 色泽=青绿,根蒂=硬挺,敲声=浊响
35 色泽=青绿,根蒂=硬挺,敲声=清脆
36 色泽=青绿,根蒂=硬挺,敲声=沉闷
37 色泽=青绿,根蒂=稍蜷,敲声=浊响
38 色泽=青绿,根蒂=稍蜷,敲声=清脆
39 色泽=青绿,根蒂=稍蜷,敲声=沉闷
40 色泽=乌黑,根蒂=蜷缩,敲声=浊响
41 色泽=乌黑,根蒂=蜷缩,敲声=清脆
42 色泽=乌黑,根蒂=蜷缩,敲声=沉闷
43 色泽=乌黑,根蒂=硬挺,敲声=浊响
44 色泽=乌黑,根蒂=硬挺,敲声=清脆
45 色泽=乌黑,根蒂=硬挺,敲声=沉闷
46 色泽=乌黑,根蒂=稍蜷,敲声=浊响
47 色泽=乌黑,根蒂=稍蜷,敲声=清脆
48 色泽=乌黑,根蒂=稍蜷,敲声=沉闷
49 Ø
按照上述过程进行学习:
(1,(色泽=青绿、根蒂=蜷缩、敲声=浊响),好瓜)
可以删除假设空间中的3、5、6、8、9、11-15、17-21、23-30、32-49
(2,(色泽=乌黑、根蒂=蜷缩、敲声=浊响),好瓜)
可以删除剩余假设空间中的2、10、16、31
(3,(色泽=青绿、根蒂=硬挺、敲声=清脆),坏瓜)
可以删除剩余假设空间中的1
(4,(色泽=乌黑、根蒂=稍蜷、敲声=沉闷),坏瓜)
剩余假设空间中无可删除的假设
学习过后剩余的假设为
4 色泽=*,根蒂=蜷缩,敲声=*
7 色泽=*,根蒂=*,敲声=浊响
22 色泽=*,根蒂=蜷缩,敲声=浊响
这就是最后的“假设集合”,也就是“版本空间”。
其中:图中清脆应改为浊响。
本题解析
西瓜1((色泽=青绿、根蒂=蜷缩、敲声=浊响),好瓜))为正例
找到与它不一致的假设:3、5、6、8、9、11-15、17-21、23-30、32-49
西瓜4((色泽=乌黑、根蒂=稍蜷、敲声=沉闷),坏瓜))为反例
找到与它一致的假设:1,、3、6、9、15、21、30、48
所以在搜索过程中删除的假设有:1、3、5、6、8、9、11-15、17-21、23-30、32-49
剩下的假设有为:2、4、7、10、16、22、31
所以,所求版本空间为:{2、4、7、10、16、22、31}
1.2 与使用单个合取式来进行假设表示相比,使用“析合范式”将使得假设空间具有更强的表示能力。例如:好瓜←→((色泽=)∧(根蒂=蜷缩)∧(敲声=))∨((色泽=乌黑)∧(根蒂=)∧(敲声=沉闷)),会把“(色泽=)∧(根蒂=蜷缩)∧(敲声=)”以及“(色泽=乌黑)∧(根蒂=)∧(敲声=沉闷)”都分类为“好瓜”。若使用最多包含k个合取式的析合范式来表达表1.1西瓜分类问题的假设空间,试估算共有多少中可能的假设。(提示:注意冗余情况,如(A=a)∨(A=)与(A=)等价。)
本题解析
由题1.1知,共有49种假设,其中:
全部不泛化 2∗3∗3=182∗3∗3=18种假设;
一个属性泛化:2∗3+3∗3+2∗3=21种假设;
两个属性泛化:2+3+3=82+3+3=8种假设;
三属性泛化:1种假设
空集:1种假设
不考虑空集,则有48种假设,所以k的最大值为48。
而组成的析合范式是这48种假设的排列组合,展开序列为(即杨辉三角的一排):(1、48、1128、… 、1128、48、1)共49个数,左边的1表示:一个假设都没选,右边的1表示:全部假设都被选。
如果k=48,就是说最多采用48种合取式来组成析合范式,排除一种都不选的情况,就是2^48 - 1种。(2^48是根据二项式系数之和得的)
如果0<k<48,那就把展开序列的前k+1(因为展开序列从0开始数)项全部加起来再减1
如果指定了k的个数,那就是展开序列的第k+1(因为展开序列从0开始数)项的数
但是,这个结果得去重才行,因为泛化是对若干种假设的包含(包容),它本身不是某种假设。把泛化的 * 展开后,就是若干种具体的假设。如果此题采取48,那么把 * 展开后,假设集合中一定有重复,而且一种具体假设还不止重复一次。此题应该采用18种具体假设来计算, 就是:2^18 - 1
结语
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