《机器学习实战》

有道笔记原文

机器学习实战

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第一章 机器学习基础

1. 2007年选出的十大数据挖掘算法
   C4.5决策树、K-均值（K-mean）、支持向量机（SVM）、Apriori、最大期望算法（EM）、PageRank算法、AdaBoost算法、k-近邻算法（kNN）、朴素贝叶斯算法（NB）和分类回归树（CART）算法
2. 文章结构

• 监督学习：分类
  • k-近邻算法（距离矩阵）
  • 决策树
  • ==概率分布进行分类==
  • 朴素贝叶斯算法
  • Logistic回归算法（算法优化+处理集合中的缺失值，最优参数）
  • 支持向量机
  • Adaboost集成方法（样本非均匀分布，导致非均衡分类）
• 监督学习：连续型数值的回归预测
  • 回归、去噪、局部加权线性回归
  • 基于树的回归算法/分类回归树（CART）算法
• 无监督学习（算法找到共同特征）
  • K0均值聚类算法
  • 关联分析的Apriori算法
  • 使用FP-Growth算法改进关联分析
• 其他
  • 主成分分析和奇异值分解
  • 分布式计算：mapreduce

3. 基本概念

• 特征和目标变量
• 监督学习和无监督学习
  • 监督学习：解决分类问题（目标变量的分类信息，目标变量为离散型）、预测数值型数据（最优拟合曲线，目标变量为连续性）
  • 无监督学习：聚类（数据划分成离散的组）；描述数据统计值的过程为密度估计（数据与每个分组的相似程度）
• 了解数据
  • 离散型变量还是连续性变量（标称型和数值型）
  • 特征值是否有缺失值、异常值、发生频率
• python
  • 简单，但是效率低
  • numpy库
    • 两种数据类型：matrix、array

第二章 k-近邻居算法

1. k-近邻算法基本理论（测量不同特征值之间的距离方法进行分类）

• 样本集：打标签的数据
• 新的没有标签的数据，与样本集对比，找出前k个最相近的样本数据
• 前k个最相似数据中出现次数最多的分类，为新数据的分类

2. k-近邻算法优缺点

• 缺点：基于实例的学习，保存所有数据集，较大的存储空间；每一个测试样例要与所有的实例计算距离，并排序，时间复杂度高；没有抽取特征的环节，是比较特征的环节。

3. 数据相关

• 数据特征观察：直接浏览文本非常不友好，应借用python工具来图形化展示数据内容
• 数据归一化处理：0到1区间内的值

4. python语法

• shape函数：矩阵大小
• np.tile函数：按照某种重复的方式，重构矩阵 （m,n）m行n次
• argsort函数：numpy库中函数，返回从小到大的索引值
• np.zeros(shape)：生成全0矩阵
• matplotlib.pyplot.add_subplot(111): 1行1列第1个
• scatter带label的散点图，会根据label的数值随机对应一种颜色
• min(0):每一列的最小值；min(1):每一行的最小值

第三章 决策树

1. 决策树：数据形式容易理解，但可能过度匹配，createBranch算法见下

检测数据集中的每个子项是否属于同一分类: 
    If so return 类标签;
    Else
        寻找划分数据集的最好特征
        划分数据集 
        创建分支节点
            for每个划分的子集
                调用createBranch函数并增加返回结果到分支节点中
        return  分支节点

2. ID3算法划分数据集；

• 选择获得信息增益最高的特征
• 信息增益：划分数据集之前后信息发生的变化
• 熵：信息的期望值（集合信息的度量方式）

H = \sum_{i=1}^np(x_i)log_2p(x_i)

公式参考

• 其他的决策树构造算法：C4.5 和 CART

3. 基本算法：选择某特征划分之后熵最高的特征，进行划分；不断建立决策树，直到每个分支下所有实例都具有相同的分类。具体可以查看相关代码
4. matplotlib的注解功能绘制树形图

• python样例代码运行有一个小bug，需要把keys转换成list，再取[0]：list(dict.keys())[0]

5. 使用决策树执行分类

• 在决策树里面查找叶子节点，不断的查找子树

6. 决策树的存储：使用python的pickle模块（类似于json，但两者有区别）
7. 决策树的剪枝

• 为了防止过度匹配，合并相邻的无法产生大量信息增益的叶子节点