K 近邻算法

一、K 近邻算法

1、分类

考虑任意个(K 个)邻居,采用“投票法”来指定标签。


3 近邻分类模型

2、回归

多个近邻时候,预测结果为这些邻居的平均值

3 近邻回归模型.png

二、K 近邻算法分析

1、 决策边界

使用更少的邻居对应更高的模型复杂度,而使用更多的邻居对应更低的模型复杂度

不同 n_neighbors 值的 K 近邻模型的决策边界.png

2、模型复杂度和泛化能力之间的关系

随着邻居个数的增多,模型变得更简单,训练集精度也随之下降

image.png

3、优点、缺点和参数

  • KNeighbors 分类器有 2 个重要参数:邻居个数与数据点之间距离的度量方法
  • 构建最近邻模型的速度通常很快,但如果训练集很大,预测速度可能会比较慢。
  • 如果数据集拥有很多特征(几百或更多),该算法效果不好
  • 大于大多数特征的大多数取值都为 0 的数据集(稀疏数据集),算法的效果尤其不好。

三、代码展示

1、分类

import matplotlib.pyplot as plt
import mglearn
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
from sklearn.datasets import load_breast_cancer

# 数据集展示
mglearn.plots.plot_knn_classification(n_neighbors=3)
plt.show()

# 获取数据集
X,y=mglearn.datasets.make_forge()
X_train,X_test,y_train,y_test=train_test_split(X,y,random_state=0)

# 构建模型
clf=KNeighborsClassifier(n_neighbors=3)
clf.fit(X_train,y_train)
print('Test set predictions:{}'.format(clf.predict(X_test)))
print('Test set accuracy:{:.2f}'.format(clf.score(X_test,y_test)))

# 决策边界展示
fig,axes=plt.subplots(1,3,figsize=(10,3))
for n_neighbors,ax in zip([1,3,9],axes):
    clf=KNeighborsClassifier(n_neighbors=n_neighbors).fit(X,y)
    mglearn.plots.plot_2d_separator(clf,X,fill=True,eps=0.5,ax=ax,alpha=.4)
    mglearn.discrete_scatter(X[:,0],X[:,1],y,ax=ax)
    ax.set_title('{} neighbor(s)'.format(n_neighbors))
    ax.set_xlabel('feature 0')
    ax.set_ylabel('feature 1')
axes[0].legend(loc=3)
plt.show()

# 真实数据集
cancer=load_breast_cancer()
X_train,X_test,y_train,y_test=train_test_split(cancer.data,cancer.target,stratify=cancer.target,random_state=66)
training_accuracy=[]
test_accuracy=[]
neighbors_settings=range(1,11)

# 模型复杂度和泛化能力
for n_neighbors in neighbors_settings:
    clf=KNeighborsClassifier(n_neighbors=n_neighbors)
    clf.fit(X_train,y_train)
    training_accuracy.append(clf.score(X_train,y_train))
    test_accuracy.append(clf.score(X_test,y_test))
plt.plot(neighbors_settings,training_accuracy,label='training accuracy')
plt.plot(neighbors_settings,test_accuracy,label='test accuracy')
plt.xlabel('n_neighbors')
plt.ylabel('Accuracy')
plt.legend()
plt.show()

2、回归

from sklearn.neighbors import KNeighborsRegressor
from sklearn.model_selection import train_test_split
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import mglearn

# 取 K 个值的平均值
mglearn.plots.plot_knn_regression(n_neighbors=3)


# 划分数据集
X,y=mglearn.datasets.make_wave(n_samples=40)
X_train,X_test,y_train,y_test=train_test_split(X,y,random_state=0)

# 构建模型
reg=KNeighborsRegressor(n_neighbors=3)
reg.fit(X_train,y_train)
print('Test set predictions:\n{}'.format(reg.predict(X_test)))
print('Test set R^2:{:.2f}'.format(reg.score(X_test,y_test)))


fig,axes=plt.subplots(1,3,figsize=(15,4))
line=np.linspace(-3,3,1000).reshape(-1,1)
for n_neighbors,ax in zip([1,3,9],axes):
    reg=KNeighborsRegressor(n_neighbors=n_neighbors)
    reg.fit(X_train,y_train)
    ax.plot(line,reg.predict(line))
    ax.plot(X_train,y_train,'^',c=mglearn.cm2(0),markersize=8)
    ax.plot(X_test,y_test,'v',c=mglearn.cm2(1),markersize=8)
    ax.set_title('{} neighbors\n train score:{:.2f} test score:{:.2f}'.format(
        n_neighbors,reg.score(X_train,y_train),
        reg.score(X_test,y_test)
    ))
    ax.set_xlabel('Feature')
    ax.set_ylabel('Target')

axes[0].legend(['Model predictions','Training data/target','Test data/target'],loc='best')

plt.show()
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,098评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,213评论 2 380
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 149,960评论 0 336
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,519评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,512评论 5 364
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,533评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,914评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,574评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,804评论 1 296
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,563评论 2 319
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,644评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,350评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,933评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,908评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,146评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,847评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,361评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容