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
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据分析领域,Excel作为一种普及率极高且功能强大的工具,无疑为无数专业人士提供了便捷的解决方案。尽管Excel自带了丰富的功 ...
2025-01-17在这个瞬息万变的时代,许多人都在寻找能让他们脱颖而出的职业。而数据分析师,作为大数据和人工智能时代的热门职业,自然吸引了 ...
2025-01-14Python作为一门功能强大的编程语言,已经成为数据分析和可视化领域的重要工具。无论你是数据分析的新手,还是经验丰富的专业人士 ...
2025-01-10完全靠数据决策,真的靠谱吗? 最近几年,“数据驱动”成了商界最火的关键词之一,但靠数据就能走天下?其实不然!那些真正成功 ...
2025-01-09SparkSQL 结构化数据处理流程及原理是什么?Spark SQL 可以使用现有的Hive元存储、SerDes 和 UDF。它可以使用 JDBC/ODB ...
2025-01-09在如今这个信息爆炸的时代,数据已然成为企业的生命线。无论是科技公司还是传统行业,数据分析正在深刻地影响着商业决策以及未来 ...
2025-01-08“数据为王”相信大家都听说过。当前,数据信息不再仅仅是传递的媒介,它成为了驱动经济发展的新燃料。对于企业而言,数据指标体 ...
2025-01-07在职场中,当你遇到问题的时候,如果感到无从下手,或者抓不到重点,可能是因为你掌握的思维模型不够多。 一个好用的思维模型, ...
2025-01-06在现代企业中,数据分析师扮演着至关重要的角色。每天都有大量数据涌入,从社交媒体到交易平台,数据以空前的速度和规模生成。面 ...
2025-01-06在职场中,许多言辞并非表面意思那么简单,有时需要听懂背后的“潜台词”。尤其在数据分析的领域里,掌握常用术语就像掌握一门新 ...
2025-01-04在当今信息化社会,数据分析已成为各行各业的核心驱动力。它不仅仅是对数字进行整理与计算,而是在数据的海洋中探寻规律,从而指 ...
2025-01-03又到一年年终时,各位打工人也迎来了展示成果的关键时刻 —— 年终述职。一份出色的年终述职报告,不仅能全面呈现你的工作价值, ...
2025-01-03在竞争激烈的商业世界中,竞品分析对于企业的发展至关重要。今天,我们就来详细聊聊数据分析师写竞品分析的那些事儿。 一、明确 ...
2025-01-03在数据分析的江湖里,有两个阵营总是争论不休。一派信奉“大即是美”,认为数据越多越好;另一派坚守“小而精”,力挺质量胜于规 ...
2025-01-02数据分析是一个复杂且多维度的过程,从数据收集到分析结果应用,每一步都是对信息的提炼与升华。可视化分析结果,以图表的形式展 ...
2025-01-02在当今的数字化时代,数据分析师扮演着一个至关重要的角色。他们如同现代企业的“解密专家”,通过解析数据为企业提供决策支持。 ...
2025-01-02数据分析报告至关重要 一份高质量的数据分析报告不仅能够揭示数据背后的真相,还能为企业决策者提供有价值的洞察和建议。 年薪 ...
2024-12-31数据分析,听起来好像是技术大咖的专属技能,但其实是一项人人都能学会的职场硬核能力!今天,我们来聊聊数据分析的核心流程,拆 ...
2024-12-31提到数据分析,你脑海里可能会浮现出一群“数字控”抱着电脑,在海量数据里疯狂敲代码的画面。但事实是,数据分析并没有你想象的 ...
2024-12-31关于数据分析师是否会成为失业高危职业,近年来的讨论层出不穷。在这个快速变化的时代,技术进步让人既兴奋又不安。今天,我们从 ...
2024-12-30