python 实例简述 k-近邻算法的基本原理
首先我们一个样本集合,也称为训练样本集,在训练样本集中每个数据都存在一个标签用来指明该数据的所属分类。在输入一个新的未知所属分类的数据后,将新数据的所有特征和样本集中的所有数据计算距离。从样本集中选择与新数据距离最近的 k 个样本,将 k 个样本中出现频次最多的分类作为新数据的分类,通常 k 是小于20的,这也是 k 的出处。
k近邻算法的优点:精度高,对异常值不敏感,无数据输入假定。
k 近邻算法的缺点:时间复杂度和空间复杂度高
数据范围:数值型和标称型
简单的k 近邻算法实现
第一步:使用 python 导入数据
from numpy import *
import operator
'''simple kNN test'''
#get test data
def createDataSet():
group=array([[1.0,1.1],[1.0,1.0],[0,0],[0,0.1]])
labels=['A','A','B','B']
return group,labels
作为例子,直接创建数据集和标签,实际应用中往往是从文件中读取数据集和标签。array 是 numpy 提供的一种数据结构,用以存储同样类型的数据,除了常规数据类型外,其元素也可以是列表和元组。这里 group 就是元素数据类型为 list 的数据集。labels 是用列表表示的标签集合。其中 group 和 labels 中的数据元素一一对应,比如数据点[1.0,1.1]标签是 A,数据点[0,0.1]标签是 B。
第二步:实施 kNN 算法
kNN 算法的自然语言描述如下:
1. 计算已知类别数据集中的所有点与未分类点之间的距离。
2. 将数据集中的点按照与未分类点的距离递增排序。
3. 选出数据集中的与未分类点间距离最近的 n 个点。
4. 统计这 n 个点中所属类别出现的频次。
5. 返回这 n 个点中出现频次最高的那个类别。
实现代码:
def classify0(inX,dataSet,labels,k):
dataSetSize=dataSet.shape[0]
diffMat=tile(inX,(dataSetSize,1))-dataSet
sqDiffMat=diffMat**2
sqDistances=sqDiffMat.sum(axis=1)
distances=sqDistances**0.5
sortedDistIndicies=distances.argsort()
classCount={}
for i in range(k):
voteIlabel=labels[sortedDistIndicies[i]]
classCount[voteIlabel]=classCount.get(voteIlabel,0)+1
sortedClassCount=sorted(classCount.iteritems(),key=operator.itemgetter(1),reverse=True)
return sortedClassCount[0][0]
classify0函数中的四个参数含义分别如下:inX 是希望被分类的数据点的属性向量,dataSet 是训练数据集向量,labels 是标签向量,k 是 kNN 算法的参数 k。
接下来来看看本函数的语句都做了那些事。
第一行dataSetSize=dataSet.shape[0],dataSet 是 array 类型,那么dataSet.shape表示 dataSet 的维度矩阵,dataSet.shape[0]表示第二维的长度,dataSet.shape[1]表示第一维的长度。在这里dataSetSize 表示训练数据集中有几条数据。
第二行tile(inX,(dataSetSize,1))函数用以返回一个将 inX 以矩阵形式重复(dataSetSize,1)遍的array,这样产生的矩阵减去训练数据集矩阵就获得了要分类的向量和每一个数据点的属性差,也就是 diffMat。
第三行**在 python 中代表乘方,那么sqDiffMat也就是属性差的乘方矩阵。
第四行array 的 sum 函数若是加入 axis=1的参数就表示要将矩阵中一行的数据相加,这样,sqDistances的每一个数据就代表输入向量和训练数据点的距离的平方了。
第五行不解释,得到了输入向量和训练数据点的距离矩阵。
第六行sortedDistIndicies=distances.argsort(),其中 argsort 函数用以返回排序的索引结果,直接使用 argsort 默认返回第一维的升序排序的索引结果。
然后创建一个字典。
接下来进行 k 次循环,每一次循环中,找到 i 对应的数据的标签,并将其所在字典的值加一,然后对字典进行递减的按 value 的排序。
这样循环完成后,classCount 字典的第一个值就是kNN 算法的返回结果了,也就是出现最多次数的那个标签。
二维的欧式距离公式如下,很简单:
相同的,比如说四维欧式距离公式如下:
第三步:测试分类器
在测试 kNN 算法结果的时候,其实就是讨论分类器性能,至于如何改进分类器性能将在后续学习研究中探讨,现在,用正确率来评估分类器就可以了。完美分类器的正确率为1,最差分类器的正确率为0,由于分类时类别可能有多种,注意在分类大于2时,最差分类器是不能直接转化为完美分类器的。
数据分析咨询请扫描二维码
在准备数据分析师面试时,掌握高频考题及其解答是应对面试的关键。为了帮助大家轻松上岸,以下是10个高频考题及其详细解析,外加 ...
2024-12-20互联网数据分析师是一个热门且综合性的职业,他们通过数据挖掘和分析,为企业的业务决策和运营优化提供强有力的支持。尤其在如今 ...
2024-12-20在现代商业环境中,数据分析师是不可或缺的角色。他们的工作不仅仅是对数据进行深入分析,更是协助企业从复杂的数据信息中提炼出 ...
2024-12-20随着大数据时代的到来,数据驱动的决策方式开始受到越来越多企业的青睐。近年来,数据分析在人力资源管理中正在扮演着至关重要的 ...
2024-12-20在数据分析的世界里,表面上的技术操作只是“入门票”,而真正的高手则需要打破一些“看不见的墙”。这些“隐形天花板”限制了数 ...
2024-12-19在数据分析领域,尽管行业前景广阔、岗位需求旺盛,但实际的工作难度却远超很多人的想象。很多新手初入数据分析岗位时,常常被各 ...
2024-12-19入门数据分析,许多人都会感到“难”,但这“难”究竟难在哪儿?对于新手而言,往往不是技术不行,而是思维方式、业务理解和实践 ...
2024-12-19在如今的行业动荡背景下,数据分析师的职业前景虽然面临一些挑战,但也充满了许多新的机会。随着技术的不断发展和多领域需求的提 ...
2024-12-19在信息爆炸的时代,数据分析师如同探险家,在浩瀚的数据海洋中寻觅有价值的宝藏。这不仅需要技术上的过硬实力,还需要一种艺术家 ...
2024-12-19在当今信息化社会,大数据已成为各行各业不可或缺的宝贵资源。大数据专业应运而生,旨在培养具备扎实理论基础和实践能力,能够应 ...
2024-12-19阿里P8、P9失业都找不到工作?是我们孤陋寡闻还是世界真的已经“癫”成这样了? 案例一:本硕都是 985,所学的专业也是当红专业 ...
2024-12-19CDA持证人Louis CDA持证人基本情况 我大学是在一个二线城市的一所普通二本院校读的,专业是旅游管理,非计算机非统计学。毕业之 ...
2024-12-18最近,知乎上有个很火的话题:“一个人为何会陷入社会底层”? 有人说,这个世界上只有一个分水岭,就是“羊水”;还有人说,一 ...
2024-12-18在这个数据驱动的时代,数据分析师的技能需求快速增长。掌握适当的编程语言不仅能增强分析能力,还能帮助分析师从海量数据中提取 ...
2024-12-17在当今信息爆炸的时代,数据分析已经成为许多行业中不可或缺的一部分。想要在这个领域脱颖而出,除了热情和毅力外,你还需要掌握 ...
2024-12-17数据分析,是一项通过科学方法处理数据以获取洞察并支持决策的艺术。无论是在商业环境中提升业绩,还是在科研领域推动创新,数据 ...
2024-12-17在数据分析领域,图表是我们表达数据故事的重要工具。它们不仅让数据变得更加直观,也帮助我们更好地理解数据中的趋势和模式。相 ...
2024-12-16在当今社会,我们身处着一个飞速发展、变化迅猛的时代。不同行业在科技进步、市场需求和政策支持的推动下蓬勃发展,呈现出令人瞩 ...
2024-12-16在现代商业世界中,数据分析师扮演着至关重要的角色。他们通过解析海量数据,为企业战略决策提供有力支持。要有效完成这项任务, ...
2024-12-16在当今数据爆炸的时代,数据分析师是组织中不可或缺的导航者。他们通过从大量数据中提取可操作的洞察力,帮助企业在竞争激烈的市 ...
2024-12-16