基于支持向量机 (SVM) 用php实现预测气温

Windows 10自带的天气应用有一个基于历史数据预测气温的功能，有一定的参考价值。那么如何去实现这一功能呢？本文采用php进行实现。

使用机器学习方法实现预测当日气温的算法需要涵盖许多的步骤，以下是一种基于支持向量机 (SVM) 的算法的简化版本。

支持向量机

支持向量机（Support Vector Machine，SVM）是一种监督学习算法，用于分类和回归分析。SVM 的目标是找到一个决策边界（或者超平面），将不同类别的数据点分隔开，使得边界到最近的数据点的距离最大化。这些最近的数据点被称为“支持向量”。

在分类问题中，SVM 将样本数据映射到高维空间，并寻找一个最优的超平面将不同类别的数据分开。在回归问题中，SVM 试图寻找一条直线或曲线，以最大化预测值与真实值之间的间隔。

SVM 的优点是具有较好的泛化能力和对噪声的鲁棒性，能够处理高维数据和非线性分类问题，适用于小样本数据集和大规模数据集。

SVM 的实现方法有很多，包括线性SVM、非线性SVM、多分类SVM等。SVM 的训练过程包括选择核函数、正则化参数和优化算法等。常见的核函数有线性核、多项式核、高斯核等。

代码示例

首先需要准备历年数据，其中包括日期和对应的气温数据，并将其存储在数据库中。

然后，我们需要读取这些数据，并使用 PHP 的机器学习库（例如 PHP-ML）进行预处理。我们可以使用 SVM 算法对数据进行训练，使用训练数据预测当日气温。

代码如下：

<?phprequire_once 'vendor/autoload.php';use Phpml\Classification\SVC;
use Phpml\SupportVectorMachine\Kernel;// 读取数据
$samples = [];
$labels = [];
$db = new PDO('mysql:host=localhost;dbname=temperature_data', 'root', 'password');
$query = $db->query('SELECT date, temperature FROM temperature_data');
while ($row = $query->fetch(PDO::FETCH_ASSOC)) {$samples[] = [strtotime($row['date'])];$labels[] = $row['temperature'];
}// 将数据分为训练集和测试集
$trainSamples = array_slice($samples, 0, floor(0.8 * count($samples)));
$trainLabels = array_slice($labels, 0, floor(0.8 * count($labels)));$testSamples = array_slice($samples, floor(0.8 * count($samples)));
$testLabels = array_slice($labels, floor(0.8 * count($labels)));// 训练模型
$classifier = new SVC(Kernel::LINEAR, $cost = 1000);
$classifier->train($trainSamples, $trainLabels);// 进行预测
$predictedLabels = $classifier->predict($testSamples);// 计算预测的准确性
$correctPredictions = 0;
for ($i = 0; $i < count($predictedLabels); $i++) {if ($predictedLabels[$i] == $actualLabels[$i]) {$correctPredictions++;}
}
$accuracy = $correctPredictions / count($predictedLabels);
echo "Predict: ".$predictedLabels;
echo "Accuracy: ".$accuracy;

请注意，上面的代码假设已经有了 $actualLabels 数组，它存储了实际的气温标签。此外，该代码假定预测是通过将预测的气温标签与实际的气温标签进行比较来评估准确性的。

注释：

Phpml\Classification\SVC是使用支持向量机（Support Vector Machine，SVM）算法实现的分类器类。该类是用于在数据集上训练一个分类器并进行分类预测的。

Phpml\SupportVectorMachine\Kernel是支持向量机的核心类。它用于计算特征映射的内积。它实现了不同的核函数，例如线性核函数、多项式核函数和高斯核函数。核函数在支持向量机算法中用于扩展数据，以更好地拟合分类边界。