KNN分类和基于支持向量机的分类预测

KNN分类和基于支持向量机的分类预测

KNN分类和基于支持向量机的分类预测_第1张图片

鸢尾花数据集——KNN分类

KNN分类

理解:计算未知样本与所有已知样本的距离,从中选取与未知样本距离最近的K个已知样本,根据少数服从多数的投票法则(majority-voting),将未知样本与K个最邻近样本中所属类别占比较多的归为一类。

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
from sklearn.datasets import load_iris
data=load_iris()
iris_target=data.target
iris_features = pd.DataFrame(data=data.data, columns=data.feature_names)  
# 利用Pandas转化为DataFrame格式


from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
from sklearn import metrics
# 为了正确评估模型性能,将数据划分为训练集和测试集,并在训练集上训练模型,在测试集上验证模型性能。
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(iris_features, iris_target,random_state=2020)
## 定义 knn模型
knn = KNeighborsClassifier(n_neighbors=5,metric='minkowski')#取最近的五个样本 使用欧几里得距离
# 在训练集上训练knn模型
knn.fit(x_train, y_train)

## 在训练集和测试集上分别利用训练好的模型进行预测
train_predict = knn.predict(x_train)
test_predict = knn.predict(x_test)

## 利用accuracy(准确度)【预测正确的样本数目占总预测样本数目的比例】评估模型效果
print('准确度:', metrics.accuracy_score(y_train, train_predict))
print('准确度:', metrics.accuracy_score(y_test, test_predict))
## 查看混淆矩阵
confusion_matrix_result = metrics.confusion_matrix(test_predict, y_test)
print('混淆矩阵结果:\n', confusion_matrix_result)

plt.figure(figsize=(8, 6))  # 指定figure的宽和高,单位为英寸
sns.heatmap(confusion_matrix_result, annot=True, cmap='Blues')
plt.xlabel('Predictedlabels')
plt.ylabel('Truelabels')
plt.show()

准确度: 0.9821428571428571
准确度: 0.9210526315789473
混淆矩阵结果:
[[15 0 0]
[ 0 10 2]
[ 0 1 10]]

基于支持向量机的分类预测

svm的理解:构造一个划分超平面,使得到两类样本点到平面的距离最大(即达到最大间隔)

sklearn.svm.SVC(C=1.0, kernel='rbf', degree=3, gamma='auto', coef0=0.0, shrinking=True, probability=False, tol=0.001, cache_size=200, class_weight=None, verbose=False, max_iter=-1, decision_function_shape=None,random_state=None)

C:C-SVC的惩罚参数C 默认值是1.0
C越大,相当于惩罚松弛变量,希望松弛变量接近0,即对误分类的惩罚增大,趋向于对训练集全分对的情况,这样对训练集测试时准确率很高,但泛化能力弱。C值小,对误分类的惩罚减小,允许容错,将他们当成噪声点,泛化能力较强。

  • kernel :核函数,默认是rbf,可以是‘linear’, ‘poly’, ‘rbf’, ‘sigmoid’, ‘precomputed’

    • 线性:u’v

    • 多项式:(gamma*u’v + coef0)^ degree

    • sigmoid:tanh(gammau’*v + coef0)

    • RBF函数: e(-gamma|u-v|2)

  • degree :多项式poly函数的维度,默认是3,选择其他核函数时会被忽略。

  • gamma : ‘rbf’,‘poly’ 和‘sigmoid’的核函数参数。默认是’auto’,则会选择1/n_features

  • coef0 :核函数的常数项。对于‘poly’和 ‘sigmoid’有用。

  • probability :是否采用概率估计.默认为False
    布尔类型,可选,默认为False
    决定是否启用概率估计。需要在训练fit()模型时加上这个参数,之后才能用相关的方法:predict_proba和predict_log_proba

  • shrinking :是否采用shrinking heuristic方法,默认为true

  • tol :停止训练的误差值大小,默认为1e-3

  • cache_size :核函数cache缓存大小,默认为200

  • class_weight :类别的权重,字典形式传递。设置第几类的参数C为weight*C(C-SVC中的C)

  • verbose :是否允许冗余输出

  • max_iter :最大迭代次数。-1为无限制。

  • decision_function_shape :‘ovo’, ‘ovr’ or None, default=None3

  • random_state :数据洗牌时的种子值,int值

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from sklearn import svm

x_fearures=np.array([[-1, -2], [-2, -1], [-3, -2], [1, 3], [2, 1], [3, 2]])
y_label=np.array([0, 0, 0, 1, 1, 1])

# SVM 函数
clf=svm.SVC(kernel='linear')# 线性
clf.fit(x_fearures, y_label)
# 查看其对应模型的w
print('the weight of Logistic Regression:',clf.coef_)
# 查看其对应模型的w0
print('the intercept(w0) of Logistic Regression:',clf.intercept_)
y_train_pred = clf.predict(x_fearures)
print('The prediction result:', y_train_pred)
x_range = np.linspace(-3, 3)
w = clf.coef_[0]
a = -w[0] / w[1]
y_3 = a*x_range - (clf.intercept_[0]) / w[1]
# 可视化决策边界
plt.figure()
plt.scatter(x_fearures[:,0],x_fearures[:,1], c=y_label, s=50, cmap='viridis')
plt.plot(x_range, y_3, '-c')
plt.show()

the weight of Logistic Regression: [[0.33364706 0.33270588]]
the intercept(w0) of Logistic Regression: [-0.00031373]
The prediction result: [0 0 0 1 1 1]
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