机器学习--k近邻算法
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2022-07-14 11:54:29
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一、k-近邻算法的基本原理
对于未知类别属性数据集中的点:
(1)计算已知类别数据集中的每个点与当前点之间的距离;
使用欧式距离公式,计算两个向量点xA和xB之间的距离公式如下:
(2)按照距离递增次序排序;
(3)选取与当前点距离最小的k个点;
(4)确定前k个点所在类别的出现频率;
(5)返回前k个点出现频率最高的类别作为当前点的预测分类。
二、k-近邻算法的三要素
k值的选择、距离度量、分类决策规则
三、k-近邻算法的评价
- 优点
(1)k-近邻算法是分类数据最简单最有效的算法,它是一种lazy-learning算法;
(2)分类器不需要使用训练集进行训练,训练时间复杂度为0。 - 缺点
(1)计算复杂度高、空间复杂度高:kNN分类的计算复杂度和训练集中的文档数目成正比,也就是说,如果训练集中文档总数为n,那么kNN的分类时间复杂度为O(n);
(2)耗内存:必须保存全部的数据集,如果训练数据集很大,必须使用大量的存储空间;
(3)耗时间:必须 对数据集中的每一个数据计算距离值,实际使用时可能非常耗时;
(4)无法给出任何数据的基础结构信息(数据的内在含义),这是k-近邻算法最大的缺点。
四、k-近邻算法的问题及解决方案
问题1:当样本不平衡时,如一个类的样本容量很大,而其他类样本容量很小时,有可能导致当输入一个新样本时,该样本的k个邻居中大容量类的样本占多数。
解决:不同样本给予不同的权重项
问题2:数字差值最大的属性对计算结果的影响最大
解决:在处理不同取值范围的特征值时,通常采用的方法是将数值归一化,如将取值范围处理为0到1或者-1到1之间。
from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
def knn_iris():
#获取数据
iris = load_iris()
#划分数据集
x_train,x_test,y_train,y_test = train_test_split(iris.data,iris.target,random_state=22)
#特征工程:标准化
transfer = StandardScaler()
x_train = transfer.fit_transform(x_train)
x_test = transfer.fit_transform(x_test)
#KNN算法预估器
estimator = KNeighborsClassifier(n_neighbors=3)
estimator.fit(x_train,y_train)
#模型评估
#方法1:直接比对真实值和预测值
y_predict = estimator.predict(x_test)
print("y_predict:\n",y_predict)
print("直接比对真实值和预测值:\n",y_test == y_predict)
#方法2: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()