第一层、了解SVM
支持向量机，因其英文名为support vector machine
，故一般简称SVM，通俗来讲，它是一种二类分类模型，其基本模型定义为特征空间上的间隔最大的线性分类器，其学习策略便是间隔最大化，最终可转化为一个凸二次规划问题的求解。
1.1、分类标准的起源：Logistic回归
理解SVM
，咱们必须先弄清楚一个概念：线性分类器。
给定一些数据点，它们分别属于两个不同的类，现在要找到一个线性分类器把这些数据分成两类。如果用x表示数据点，用y表示类别（y可以取1或者-1，分别代表两个不同的类），一个线性分类器的学习目标便是要在n维的数据空间中找到一个超平面（hyper plane），这个超平面的方程可以表示为（ wT中的T代表转置）：
可能有读者对类别取1或-1有疑问，事实上，这个1或-1的分类标准起源于logistic回归。
Logistic回归目的是从特征学习出一个0/1分类模型，而这个模型是将特性的线性组合作为自变量，由于自变量的取值范围是负无穷到正无穷。因此，使用logistic函数（或称作sigmoid函数）将自变量映射到(0,1)上，映射后的值被认为是属于y=1的概率。
假设函数
其中x是n维特征向量，函数g就是logistic函数。
而
的图像是
可以看到，将无穷映射到了(0,1)。
而假设函数就是特征属于y=1的概率。
从而，当我们要判别一个新来的特征属于哪个类时，只需求
即可，若
大于0.5就是y=1的类，反之属于y=0类。
此外，
只和
有关，
>0，那么
，而g(z)只是用来映射，真实的类别决定权还是在于
。再者，当
时，
=1，反之
=0。如果我们只从
出发，希望模型达到的目标就是让训练数据中y=1的特征
，而是y=0的特征
。Logistic回归就是要学习得到
，使得正例的特征远大于0，负例的特征远小于0，而且要在全部训练实例上达到这个目标。
接下来，尝试把logistic回归做个变形。首先，将使用的结果标签y = 0和y = 1替换为y = -1,y = 1，然后将
（
）中的
替换为b，最后将后面的
替换为
（即
）。如此，则有了
。也就是说除了y由y=0变为y=-1外，线性分类函数跟logistic回归的形式化表示
没区别。
进一步，可以将假设函数
中的g(z)做一个简化，将其简单映射到y=-1和y=1上。映射关系如下：
1.2、线性分类的一个例子
下面举个简单的例子，如下图所示，现在有一个二维平面，平面上有两种不同的数据，分别用圈和叉表示。由于这些数据是线性可分的，所以可以用一条直线将这两类数据分开，这条直线就相当于一个超平面，超平面一边的数据点所对应的y全是 -1 ，另一边所对应的y全是1。
这个超平面可以用分类函数
表示，当f(x) 等于0的时候，x便是位于超平面上的点，而f(x)大于0的点对应 y=1 的数据点，f(x)小于0的点对应y=-1的点，如下图所示：
注：有的资料上定义特征到结果的输出函数
，与这里定义的
实质是一样的。为什么？因为无论是
，还是
，不影响最终优化结果。下文你将看到，当我们转化到优化
的时候，为了求解方便，会把yf(x)令为1，即yf(x)是y(w^x + b)，还是y(w^x - b)，对我们要优化的式子max1/||w||已无影响。
（有一朋友飞狗来自Mare_Desiderii，看了上面的定义之后，问道：请教一下SVM functional margin 为
=y(wTx+b)=yf(x)中的Y是只取1和-1 吗？y的唯一作用就是确保functional margin的非负性？真是这样的么？当然不是，详情请见本文评论下第43楼）
当然，有些时候，或者说大部分时候数据并不是线性可分的，这个时候满足这样条件的超平面就根本不存在(不过关于如何处理这样的问题我们后面会讲)，这里先从最简单的情形开始推导，就假设数据都是线性可分的，亦即这样的超平面是存在的。
换言之，在进行分类的时候，遇到一个新的数据点x，将x代入f(x) 中，如果f(x)小于0则将x的类别赋为-1，如果f(x)大于0则将x的类别赋为1。
接下来的问题是，如何确定这个超平面呢？从直观上而言，这个超平面应该是最适合分开两类数据的直线。而判定“最适合”的标准就是这条直线离直线两边的数据的间隔最大。所以，得寻找有着最大间隔的超平面。
1.3、函数间隔Functional margin与几何间隔Geometrical margin
在超平面w*x+b=0确定的情况下，|w*x+b|能够表示点x到距离超平面的远近，而通过观察w*x+b的符号与类标记y的符号是否一致可判断分类是否正确，所以，可以用(y*(w*x+b))的正负性来判定或表示分类的正确性。于此，我们便引出了函数间隔（functional margin）的概念。
定义函数间隔（用
表示）为：
而超平面(w，b)关于T中所有样本点(xi，yi)的函数间隔最小值（其中，x是特征，y是结果标签，i表示第i个样本），便为超平面(w, b)关于训练数据集T的函数间隔：
= min
i (i=1，...n)
但这样定义的函数间隔有问题，即如果成比例的改变w和b（如将它们改成2w和2b），则函数间隔的值f(x)却变成了原来的2倍（虽然此时超平面没有改变），所以只有函数间隔还远远不够。
事实上，我们可以对法向量w加些约束条件，从而引出真正定义点到超平面的距离--几何间隔（geometrical margin）的概念。
假定对于一个点 x ，令其垂直投影到超平面上的对应点为 x0 ，w 是垂直于超平面的一个向量，
为样本x到超平面的距离，如下图所示：
根据平面几何知识，有
其中||w||为w的二阶范数（范数是一个类似于模的表示长度的概念），
是单位向量（一个向量除以它的模称之为单位向量）。
又由于 x0 是超平面上的点，满足 f(x0)=0 ，代入超平面的方程
，可得
，即
。
随即让此式
的两边同时乘以
，再根据
和
，即可算出：
为了得到
的绝对值，令
