单类支持向量机(One-Class SVM)之 C++ 实现
outlier-detection-cpp
介绍
本项目基于 libsvm-cpp 以及 dataframe-cpp 进行开发,主要用于异常检测,可直接读取CSV文件进行训练,存储和读取model以及scaler,并用于在线异常检测。同时该项目使 libsvm-cpp 支持直接读取CSV文件进行训练和测试。该项目已上传至码云和Github。
示例代码
#include <random>
#include <functional>
#include "detection.hpp"
int main() {
// 创建一个SVM分类器
svm_cxx one_class_svm(2);
// 创建使用硬件熵源的非确定随机数生成器
std::random_device source;
// 生成随机种子序列
std::vector<unsigned long int> random_data(42);
std::generate(random_data.begin(), random_data.end(), std::ref(source));
std::seed_seq seeds(random_data.begin(), random_data.end());
// 创建 32 位梅森缠绕器(随机数生产器)
std::mt19937 gen(seeds);
// 创建均匀分布对象 和 正态分布对象
std::uniform_real_distribution<double> uniform_dist(-8, 8);
std::normal_distribution<double> normal_dist{0,1};
// 创建三个数据库分别用于训练模型,测试正样本准确率,测试负样本准确率
dataframe<double> train_set(2);
dataframe<double> test_set_true(2);
dataframe<double> test_set_false(2);
// 为训练数据集添加数据
for (int i = 0; i < 100; ++i) {
train_set.append({0.3 * normal_dist(gen)+2,0.3 * normal_dist(gen)+2});
train_set.append({0.3 * normal_dist(gen)-2,0.3 * normal_dist(gen)-2});
}
// 为测试数据集添加数据
for (int i = 0; i < 20; ++i) {
test_set_true.append({0.3 * normal_dist(gen)+2,0.3 * normal_dist(gen)+2});
test_set_true.append({0.3 * normal_dist(gen)-2,0.3 * normal_dist(gen)-2});
test_set_false.append({uniform_dist(gen),uniform_dist(gen)});
test_set_false.append({uniform_dist(gen),uniform_dist(gen)});
}
// 创建标准化对象 -- 同时提供了利用最大最小值归一化接口
standard_scaler<double> scaler(train_set);
// 标准化数据集
scaler.transform(train_set);
scaler.transform(test_set_true);
scaler.transform(test_set_false);
// 初始化单类分类器参数 -- 可以手动初始化,这里使用默认参数初始化
one_class_svm.one_class_svm_param_init();
// 训练单类分类器
double accuracy = one_class_svm.train(train_set, {}, 1);
std::cout << "Validation accuracy of training dataset = " << accuracy << "%" << std::endl;
// 保存训练好的单类分类器模型
if (!one_class_svm.save_model("../model/one_class_svm_cxx"))
std::cout << "Save model successfully\n";
// 加载已有的单类分类器模型
if (!one_class_svm.load_model("../model/one_class_svm_cxx"))
std::cout << "Loading model successfully\n";
// 测试模型准确率
std::cout << "Validation accuracy of test true dataset = " << one_class_svm.clf_validation(test_set_true) << "%\n";
std::cout << "Validation accuracy of test false dataset = " << 100 - one_class_svm.clf_validation(test_set_false) << "%\n";
}
最终的打印信息如下
*
optimization finished, #iter = 11
obj = 0.019323, rho = 0.128785
nSV = 5, nBSV = 0
Validation accuracy of training dataset = 97.5%
Save model successfully
Loading model successfully
Validation accuracy of test true dataset = 100%
Validation accuracy of test false dataset = 97.5%
任世事无常,勿忘初心