当前位置 博文首页 > 后端码匠:【机器学习】分类算法-K-近邻算法

    后端码匠:【机器学习】分类算法-K-近邻算法

    作者:[db:作者] 时间:2021-08-31 13:09

    目标

    • 说明K-近邻算法的距离公式

    • 说明K-近邻算法的超参数K值以及取值问题

    • 说明K-近邻算法的优缺点

    • 应用KNeighborsClassifier实现分类

    • 了解分类算法的评估标准准确率

    • 应用:Facebook签到位置预测

    K-近邻算法(KNN)

    定义

    如果一个样本在特征空间中的k个最相似(即特征空间中最邻近)的样本中的大多数属于某一个类别,则该样本也属于这个类别,即由你的“邻居”来推断出你的类别

    来源:KNN算法最早是由Cover和Hart提出的一种分类算法

    距离公式

    两个样本的距离可以通过如下公式计算,又叫欧式距离

    曼哈顿距离 绝对值距离

    明可夫斯基距离

    电影类型分析

    假设我们有现在几部电影

    其中? 号电影不知道类别,如何去预测?我们可以利用K近邻算法的思想

    问题

    如果取的最近的电影数量不一样?会是什么结果?

    k 值取值过大,样本不均衡的影响
    k 值取值过小,容易受到异常点影响

    结合前面的约会对象数据,分析k-近邻算法需要做怎么样的处理

    无量纲化的处理

    推荐 标准还

    K-近邻算法数据的特征工程处理

    结合前面的约会对象数据,分析K-近邻算法需要做什么样的处理

    K-近邻算法API

    • sklearn.neighbors.KNeighborsClassifier(n_neighbors=5,algorithm=‘auto’)

      • n_neighbors:int,可选(默认= 5),k_neighbors查询默认使用的邻居数

      • algorithm:{‘auto’,‘ball_tree’,‘kd_tree’,‘brute’},可选用于计算最近邻居的算法:‘ball_tree’将会使用 BallTree,‘kd_tree’将使用 KDTree。‘auto’将尝试根据传递给fit方法的值来决定最合适的算法。 (不同实现方式影响效率)

    案例1 鸢尾花种类预测

    数据集介绍

    Iris数据集是常用的分类实验数据集,由Fisher, 1936收集整理。Iris也称鸢尾花卉数据集,是一类多重变量分析的数据集。关于数据集的具体介绍:

    步骤

    • 获取数据

    • 数据集划分

    • 特征工程

      • 标准化
    • 机器学习训练 KNN 预估器流程

    • 模型评估

    代码

    
    from sklearn.datasets import load_iris
    from sklearn.model_selection import train_test_split
    from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
    from sklearn.preprocessing import StandardScaler
    
    
    def knn_iris():
        # 1) 获取数据
        iris = load_iris()
    
        # 2) 数据集划分
        x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(iris.data, iris.target, random_state=22)
    
        # 3) 特征工程 标准化
        transfer = StandardScaler()
        # 训练集做标准化
        x_train = transfer.fit_transform(x_train)
    
        # 测试集 标准化 转化
        x_test = transfer.transform(x_test)
    
        # 4) KNN 预估器流程
        estimator = KNeighborsClassifier(n_neighbors=3)
    
        estimator.fit(x_train, y_train)
    
        # 5) 模型评估
        # 方法一:直接比对真实值和预测值
    
        y_predict = estimator.predict(x_test)
    
        print("预测(y_predict):\n", y_predict)
        print("直接比对真实值和预测值:\n", y_test == y_predict)
    
        # 方法二:计算准确率
        score = estimator.score(x_test, y_test)
    
        print("准确率为:\n", score)
    
        return None
    
    
    if __name__ == '__main__':
        knn_iris()
    

    K-近邻总结

    优点

    简单,易于理解,易于实现,无需训练

    缺点

    • 懒惰算法,对测试样本分类时的计算量大,内存开销大

    • 必须指定K值,K值选择不当则分类精度不能保证

    • 使用场景:小数据场景,几千~几万样本,具体场景具体业务去测试

    cs