K-近邻算法（分类算法）

一、算法概述

来源：KNN算法最早是由Cover和Hart提出的一种分类算法。

注：K-近邻算法：需要做标准化处理。

K最近邻(k-Nearest Neighbor，KNN)分类算法，是一个理论上比较成熟的方法，也是最简单的机器学习算法之一。该方法的思路是：在特征空间中，如果一个样本附近的k个最近(即特征空间中最邻近)样本的大多数属于某一个类别，则该样本也属于这个类别。

用官方的话来说，所谓K近邻算法，即是给定一个训练数据集，对新的输入实例，在训练数据集中找到与该实例最邻近的K个实例（也就是上面所说的K个邻居）， 这K个实例的多数属于某个类，就把该输入实例分类到这个类中。

1、距离计算公式

二、sklearn 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
• algotithm：{‘auto’，'ball_tree'，‘kd_tree’，'brute'}，可选用计算最近邻居的算法：‘ball_tree’将会选用 BallTree，‘kd_tree’将使用KDTree。‘auto’将尝试根据传递给fit方法的值来决定最适合的算法。（不同实现方式影响效率）

三、预测入住位置

数据来源：链接：https://pan.baidu.com/s/1Ph-N1HEDlVxeD3jYjpNedA    提取码：vwi8 

这项比赛的目的是预测一个人想签到哪个地方。为了比赛的目的，Facebook创建了一个人工世界，由10万乘10公里的正方形中的100,000多个地方组成。对于给定的一组坐标，您的任务是返回最可能的位置的排名列表。数据被制作成类似于来自移动设备的位置信号，从而使您具有处理真实数据（复杂的数值和嘈杂的值）所需的风味。不一致和错误的位置数据可能会破坏Facebook Check In等服务的体验。

在本案例中，将根据用户的位置，准确性和时间戳来预测用户正在检查的业务。 

1、查看档案说明信息

2、具体处理流程

有无特征工程处理（标准化）区别：会影响到预测的准确率（做了标准化，准确率会提高）

from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
import pandas as pd

def knncls():
    """
    k-近邻预测用户签到位置
    :return: None
    """
    #读取数据（获取）
    file_path = "E:\python\pyData\\facebook-v-predicting-check-ins\\train.csv"
    data = pd.read_csv(file_path)
    print(data.info())

    #处理数据
    #1、缩小数据的范围（按照x,y）,查询数据进行筛选
    data = data.query("x > 1.0 & x < 1.25 & y > 2.5 & y < 2.75")
    #2、处理时间数据
    time_value = pd.to_datetime(data['time'], unit='s')
    print(time_value)
    time_value = pd.DatetimeIndex(time_value) #把日期格式转换成字典格式
    print(time_value)
    print("*"*100)
    #构造一些新特征
    data['day'] = time_value.day
    data['hour'] = time_value.hour
    data['weekday'] = time_value.weekday
    data = data.drop(['time'], axis=1) #1代表列;把时间戳特征删除

    #把签到数量少于n个目标位置删除
    place_count = data.groupby('place_id').count()
    tf = place_count[place_count.row_id > 3].reset_index()
    data = data[data['place_id'].isin(tf.place_id)]

    #取出数据当中的特征值和目标值
    y = data['place_id'] #目标值
    x = data.drop('place_id', axis=1) #特征值

    #进行数据分割（训练集、测试集）
    x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(x, y, test_size=0.25)

    #特征工程（标准化）
    std = StandardScaler()
    #对测试集和训练集的特征值进行标准化
    x_train = std.fit_transform(x_train)
    x_test = std.fit_transform(x_test)

    #进行算法流程
    knn = KNeighborsClassifier(n_neighbors=5) #实例化
    #fit、predict、score
    knn.fit(x_train, y_train)

    #得出预测结果
    y_predict = knn.predict(x_test)
    print("预测的目标签到位置为：", y_predict)

    #得出准确率
    print("预测的准确率：", knn.score(x_test, y_test))


    return None

if __name__ == '__main__':
    knncls()

不做特征化处理（标准化）结果：

做特征处理（标准化）结果：

四、K-近邻算法总结

1、K值取多大？有什么影响？

• K值取很小：容易受异常点的影响
• K值取很大：容易受K值数量（类型）的影响

2、优缺点明确

优点：

• 简单，易于理解，无需估计参数，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，则分类精度不能保障

注：算法实例化中传入的参数叫做超参数，如n_neighbors

3、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