3.2. k-近邻算法案例分析

k-近邻算法案例分析

本案例使用最著名的”鸢尾“数据集，该数据集曾经被Fisher用在经典论文中，目前作为教科书般的数据样本预存在Scikit-learn的工具包中。

读入Iris数据集细节资料

from sklearn.datasets import load_iris
# 使用加载器读取数据并且存入变量iris
iris = load_iris()

# 查验数据规模
iris.data.shape

# 查看数据说明（这是一个好习惯）
print iris.DESCR

通过上述代码对数据的查验以及数据本身的描述，我们了解到Iris数据集共有150朵鸢尾数据样本，并且均匀分布在3个不同的亚种；每个数据样本有总共4个不同的关于花瓣、花萼的形状特征所描述。由于没有制定的测试集合，因此按照惯例，我们需要对数据进行随即分割，25%的样本用于测试，其余75%的样本用于模型的训练。

由于不清楚数据集的排列是否随机，可能会有按照类别去进行依次排列，这样训练样本的不均衡的，所以我们需要分割数据，已经默认有随机采样的功能。

对Iris数据集进行分割

from sklearn.cross_validation import train_test_split
X_train,X_test,y_train,y_test = train_test_split(iris.data,iris.target,test_size=0.25,random_state=42)

对特征数据进行标准化

from sklearn.preprocessing import StandardScaler

ss = StandardScaler()
X_train = ss.fit_transform(X_train)
X_test = ss.fit_transform(X_test)

K近邻算法是非常直观的机器学习模型，我们可以发现K近邻算法没有参数训练过程，也就是说，我们没有通过任何学习算法分析训练数据，而只是根据测试样本训练数据的分布直接作出分类决策。因此，K近邻属于无参数模型中非常简单一种。

from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.cross_validation import train_test_split
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
from sklearn.metrics import classification_report
from sklearn.model_selection import GridSearchCV

def knniris():
    """ 鸢尾花分类 :return: None """

    # 数据集获取和分割
    lr = load_iris()

    x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(lr.data, lr.target, test_size=0.25)

    # 进行标准化

    std = StandardScaler()

    x_train = std.fit_transform(x_train)
    x_test = std.transform(x_test)

    # estimator流程
    knn = KNeighborsClassifier()

    # # 得出模型
    # knn.fit(x_train,y_train)
    #
    # # 进行预测或者得出精度
    # y_predict = knn.predict(x_test)
    #
    # # score = knn.score(x_test,y_test)

    # 通过网格搜索,n_neighbors为参数列表
    param = {
   "n_neighbors": [3, 5, 7]}

    gs = GridSearchCV(knn, param_grid=param, cv=10)

    # 建立模型
    gs.fit(x_train,y_train)

    # print(gs)

    # 预测数据

    print(gs.score(x_test,y_test))

    # 分类模型的精确率和召回率

    # print("每个类别的精确率与召回率：",classification_report(y_test, y_predict,target_names=lr.target_names))

    return None

if __name__ == "__main__":
    knniris()