スキップしてメイン コンテンツに移動

Algorithm::LibLinear Tutorial

About this article

This article is meant to be an introduction guide of Algorithm::LibLinear, a Perl binding to the famous LIBLINEAR machine learning toolkit.

I've once written an article titled "Algorithm::LibLinear の紹介" ("Introduction to Algorithm::LibLinear,") in Japanese. Today, although some part of the article is outdated, Blogger's access analytics reported me that the article is still popular, and fairly large number of visitors are from English-speaking country. Thus I guessed I should prepare an updated tutorial in English.

Notice that what I try to describe here is library usage, not a machine learning methodology. If you are new to machine learning, I recommend to read a practical guide by Chih-Wei Hsu, et al and try LIBSVM/LIBLINEAR using CLI commands at first.

As you might see my English skill is not so great. Please don't hesitate to point/correct unclear part of this article and help me to fix it.


Algorithm::LibLinear is an XS library. So a compiler is needed for compiling C/C++ dependencies.

Nov 2, 2015 at present, the latest version of Algorithm::LibLinear is v0.16 (based on LIBLINEAR 2.1) and available on CPAN. You can install the library using cpan or cpanm command (since dependencies to be compiled are bundled in the distribution, no additional instruction should be required ):

cpanm Algorithm::LibLinear

Class overview

You should consider only 4 main classes:

  • Algorithm::LibLinear - Trainer class. Holds training setting and generates trained model.
  • Algorithm::LibLinear::DataSet - Dataset.
  • Algorithm::LibLinear::FeatureScaling - Utility class for scaling feature range.
  • Algorithm::LibLinear::Model - Trained classifier (classification) / Estimated function (regression.)

Note that all the classes are immutable. Once created there's no method to modify it.

Executing training

On training, first you prepare a training dataset as Algorithm::LibLinear::DataSet and regulate it using Algorithm::LibLinear::FeatureScaling object:

use Algorithm::LibLinaer;  # This also loads Algorithm::LibLinear::{DataSet,Model} for convinence.
use Algorithm::LibLinear::FeatureScaling;  # FeatureScaling class is sometimes unused. So load it manually when you use.

# |A::LL::DataSet#load| loads LIBSVM format data from string/file.
my $data_set = Algorithm::LibLinear::DataSet->load(string => <<EOS);
+1 1:0.708333 2:1 3:1 4:-0.320755 5:-0.105023 6:-1 7:1 8:-0.419847 9:-1 10:-0.225806 12:1 13:-1 
-1 1:0.583333 2:-1 3:0.333333 4:-0.603774 5:1 6:-1 7:1 8:0.358779 9:-1 10:-0.483871 12:-1 13:1 
+1 1:0.166667 2:1 3:-0.333333 4:-0.433962 5:-0.383562 6:-1 7:-1 8:0.0687023 9:-1 10:-0.903226 11:-1 12:-1 13:1 
-1 1:0.458333 2:1 3:1 4:-0.358491 5:-0.374429 6:-1 7:-1 8:-0.480916 9:1 10:-0.935484 12:-0.333333 13:1 

# Scale all the data for ensuring each value is within {-1, +1}.
my $scaler = Algorithm::LibLinear::FeatureScaling->new(
   data_set => $data_set,
   lower_bound => -1,
   upper_bound => +1,
# Save scaling parameter for scaling test data later.
$scaler->save(filename => '/path/to/scaling_parameter_file');

# Since A::LL::DataSet is immutable, |scale| method creates a new scaled instance.
$data_set = $scaler->scale(data_set => $data_set);

Historical note: As of v0.08, Algorithm::LibLinear::ScalingParameter was provided instead of Algorithm::LibLinear::FeatureScaling class. It was removed from v0.09+ due to its complex interface.

Then you set up an Algorithm::LibLinear instance with training parameter:

my $learner = Algorithm::LibLinear->new(
    # |solver| determines learning algorithm and type of trained object ("SVC" is for SVM classification).
    solver => 'L2R_L2LOSS_SVC_DUAL',
    # Training parameters are problem-dependent.
    cost => 1,
    epsilon => 0.01,

At last, you give the dataset to the trainer then take a trained Algorithm::LibLinear::Model object:

# This process may take several minutes (depends on dataset size.)
my $model = $learner->train(data_set => $data_set);

# Save the model for later use.
$model->save(filename => '/path/to/model_file');

After that, trainer and dataset are no longer required. So you can undef them for increasing free memory.

Using trained model

Now you have a trained classifier model. You can predict a class label which a given feature to belong:

my %unknown_feature = (
    1 => 0.875,
    2 => -1,
    3 => -0.333333,
    4 => -0.509434,
    5 => -0.347032,
    6 => -1,
    7 => 1,
    8 => -0.236641,
    9 => 1,
    10 => -0.935484,
    11 => -1,
    12 => -0.333333,
    13 => -1,
my $scaled_feature = $scaler->scale(feature => \%unknown_feature);
my $class_label = $model->predict(feature => $scaled_feature);

Features are represented as HashRefs which having integer (> 0) keys, as same as training dataset. Note that feature scaling with same parameter as training is important.

Before you go

Git repository is on GitHub. Please report any issues / send patches to there, not to CPAN RT (I rarely watch it).

For more detail on API, refer perldoc Algorithm::LibLinear. And LIBLINEAR's README file which describes equivalent C API might be help.



OCaml で Web フロントエンドを書く

要旨フロントエンド開発に Elm は堅くて速くてとても良いと思う。昨今の Flux 系アーキテクチャは代数的データ型と相性が良い。ところで工数を減らすためにはバックエンドも同じ言語で書いてあわよくば isomorphic にしてしまいたいところだが、Elm はバックエンドを書くには現状適していない。OCaml なら js_of_ocaml でエコシステムを丸ごとブラウザに持って来れるのでフロントエンドもバックエンドも無理なく書けるはずである。まず The Elm Architecture を OCaml で実践できるようにするため Caelm というライブラリを書いている。俺の野望はまだまだこれからだ (未完)Elm と TEA についてElm というプログラミング言語がある。いわゆる AltJS の一つである。 ミニマリスティクな ML 系の関数言語で、型推論を持ち、型クラスを持たず、例外機構を持たず、変数の再代入を許さず、正格評価され、代数的データ型を持つ。 言語も小綺麗で良いのだが、何より付属のコアライブラリが体現する The Elm Architecture (TEA) が重要である。TEA は端的に言えば Flux フロントエンド・アーキテクチャの変種である。同じく Flux の派生である Redux の README に TEA の影響を受けたと書いてあるので知っている人もいるだろう。 ビューなどから非同期に送信される Message (Redux だと Action) を受けて状態 (Model; Redux だと State) を更新すると、それに対応して Virtual DOM が再構築されビューがよしなに再描画され人生を書き換える者もいた——という一方向の流れはいずれにせよ同じである。 差異はオブジェクトではなく関数で構成されていることと、アプリケーション外部との入出力は非同期メッセージである Cmd / Sub を返す規約になっていることくらいだろうか。後者は面白い特徴で、副作用のある処理はアプリケーションの外で起きて結果だけが Message として非同期に飛んでくるので、内部は純粋に保たれる。つまり Elm アプリケーションが相手にしないといけない入力は今現在のアプリケーションの完全な状態である Model と、時系列イベントである Me…


要旨CaboCha やなんかの出力形式であるところの京大テキストコーパス形式のパーサモジュールを Perl で書いたので紹介します。GithubTarball on Github Ppagesこれを使うと例えば CaboCha の出力した係り受け関係を Perl のオブジェクトグラフとして取得できます。使用例単なる文節区切りの例。#!/usr/bin/env perl use v5.18; use utf8; use IPC::Open3; use Parse::KyotoUniversityTextCorpus; use Parse::KyotoUniversityTextCorpus::MorphemeParser::MeCab; use Symbol qw//; my ($in, $out, $err); my $pid; BEGIN { ($in, $out, $err) = (Symbol::gensym, Symbol::gensym, Symbol::gensym); $pid = open3($in, $out, $err, cabocha => '-f1'); } END { close $out; close $err; waitpid $pid => 0 if defined $pid; } binmode STDOUT, ':encoding(utf8)'; binmode $in, ':encoding(utf8)'; binmode $out, ':encoding(utf8)'; my $parser = Parse::KyotoUniversityTextCorpus->new( morpheme_parser => Parse::KyotoUniversityTextCorpus::MorphemeParser::MeCab->new, ); say $in '星から出るのに、その子は渡り鳥を使ったんだと思う。'; say $in '出る日の朝、自分の星の片付けをした。'; close $in; my $sentence_trees = $parser->…

Algorithm::LibLinear の紹介

Notice: This article is outdated. Please refer an updated English tutorial. 要旨かなり前になりますが、Algorithm::LibLinear という Perl モジュールを書きました。CPANGithubこれを使うと線形分類器などが高速に学習できます。テキストや画像の分類が応用として期待されます。LIBLINEAR についてLIBLINEARLIBSVM と同じ台湾国立大学の Chih-Jen Lin 教授のチームが公開しているオープンソースの機械学習パッケージです。 関数のロジスティック回帰、サポートベクター回帰及び線形 SVM による多クラス分類を行うことができます。LIBSVM と違ってカーネル関数を使うことはできませんが、はるかに高速に動作します。Algorithm::LibLinear についてLIBLINEAR には C++ で書かれたライブラリと、その機能を使って機械学習と分類・関数回帰を行うコマンドラインユーティリティが含まれています。 Algorithm::LibLinear はライブラリの機能を Perl からオブジェクト指向的に利用できるようにした上で、コマンドラインユーティリティの一部機能をライブラリ化して Perl で再実装したものです。使い方分類問題を解くときは、訓練データセットの読み込み・スケーリング学習器パラメータの設定分類器の訓練実データの分類という手順で行います。訓練データセットの読み込み正解ラベルのついたデータを大量に用意して学習させます。LIBSVM 形式のデータを読み込むか:my $data_set = Algorithm::LibLinear::DataSet->load(string => <<'EOD'); 1 1:0.1 2:0.1 4:0.1 -1 1:0.1 2:-0.1 3:0.1 ... EOD HashRef として表現されたデータを使います:my $data_set = Algorithm::LibLinear::DataSet->new(data_set => [ +{ feature => +{ 1 => 0.1, 2 => 0.1, 4 =…