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更新完k-近邻算法的md文件
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jiangzhonglian authored Apr 24, 2017
2 parents 7523f61 + 6158401 commit 2b2bc6b
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Showing 8 changed files with 104 additions and 26 deletions.
3 changes: 2 additions & 1 deletion docs/1.机器学习基础.md
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@@ -1,5 +1,6 @@
# 第1章 机器学习基础

# 1. 机器学习基础
![机器学习基础_首页](/images/1.MLFoundation/机器学习基础-首页.jpg)

我们会利用计算机来彰显数据背后的真实含义,这才是机器学习的真实含义。

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114 changes: 94 additions & 20 deletions docs/2.k-近邻算法.md
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@@ -1,20 +1,94 @@
# 2. k-近邻算法

* k-近邻算法的特点
* 优点:精度高、对异常值不敏感、无数据输入假定
* 缺点:计算复杂度高、空间复杂度高
* 适用数据范围:数值型和标称型
* 工作原理
* 已知样本数据集的每一个数据的特征和所属分类,将新数据的特征与样本数据进行比较,找到最相似(最近邻)的k(通常k <= 20)个数据。选择k个数据中出现次数最多的分类,作为新数据的分类。
* k-近邻算法的一般流程
* 收集数据:任何方法
* 准备数据:距离计算所需要的数值,最好是结构化的数据格式
* 分析数据:任何方法
* 测试数据:计算错误率
* 使用算法:输入样本数据和结构化的输出结果,然后运行k-近邻算法判断输入数据分类属于哪个分类,最后对计算出的分类执行后续处理
* 总结
* k-近邻算法其实就是根据空间两个向量距离来判断类别性,关键的是引入k值,保证了一定的稳定性,很明显的缺点就是每次都要与所有样本数据进行对比。
* 文中处理约会数据时,归一化的方法是对于消除影响很十分重要的
* 阅读本章之前建议阅读一下numpy的文档
* [numpy英文文档](https://docs.scipy.org/doc/numpy-dev/user/quickstart.html)
* [numpy中文文档](http://old.sebug.net/paper/books/scipydoc/numpy_intro.html)
# 第2章 k-近邻算法
<script type="text/javascript" src="http://cdn.mathjax.org/mathjax/latest/MathJax.js?config=default"></script>

![k-近邻算法_首页](/images/2.KNN/knn-0-headpage.jpg)

众说周知,电影可以按照题材分类的;而我们的确知道每部电影在风格上的确可能和同题材的电影相近。
那么动作片和爱情片是否存在着明显的差别呢?
例如: 1.打斗次数 2.亲吻次数
使用k-近邻算法构造程序,自动划分电影的题材类型。

## k-近邻分类算法

> k-近邻(kNN,k-NearestNeighbor)算法的工作原理
```
存在一个样本数据集合,也称作训练样本集,并且样本集中每个数据都存在标签,即我们知道样本集中每一数据与所属分类的对应关系。
输入没有标签的新数据后,将新数据的每个特征与样本集中数据对应的特征进行比较,然后算法提取样本中特征最相似数据(最近邻)的分类
标签。一般来说,我们只选择样本数据集中前k个最相似的数据,这就是k-近邻算法中k的来历。通常k是一个不大于20的整数。
最后,选择k个最相似数据中出现次数最多的分类,作为新数据的分类。
```

![电影视频案例](/images/2.KNN/knn-1-movie.png)

> k-近邻算法的特点
```
优点:精度高、对异常值不敏感、无数据输入假定
缺点:计算复杂度高、空间复杂度高
适用数据范围:数值型和标称型
```

> k-近邻算法的一般流程
```
收集数据:任何方法
准备数据:距离计算所需要的数值,最好是结构化的数据格式
分析数据:任何方法
训练算法:此步骤不适用于k-近邻算法
测试算法:计算错误率
使用算法:输入样本数据和结构化的输出结果,然后运行k-近邻算法判断输入数据分类属于哪个分类,最后对计算出的分类执行后续处理
```

> kNN算法伪代码
```
对未知类别属性的数据集中的每个点一次执行一下操作:
(1)计算已知类别数据集中的点与当前点之间的距离
(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
```

## 从文本文件中解析和导入数据

> 示例:在约会网站上使用k-近邻算法
```
收集数据:提供文本文件
准备数据:使用Python解析文本文件
分析数据:使用Mapplotlib画二维扩散图
训练算法:此步骤不适用于k-近邻算法
测试算法:使用海伦提供的部分数据作为测试样本。
测试样本和非测试样本的区别在于:
测试样本是意境完成分类的数据,如果预测分类与实际类别不同,则标记为一个错误。
使用算法:产生简单的命令行程序,然后海伦可以输入一些特征数据以判断对方是否为自己喜欢的类型。
```

## 使用Matplotlib创建扩散图

```Python
import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
ax.scatter(datingDataMat[:, 1], datingDataMat[:, 2])
plt.show()
```

## 归一化数值(将数值转化到:0~1之间)

样本3和样本4的距离:
$$\sqrt{(0-67)^2 + (20000-32000)^2 + (1.1-0.1)^2 }$$

我们很容易发现: 上面方程中数字差值最大的属性对计算结果的影响最大。
![约会网站案例](/images/2.KNN/knn-2-date.png)

## 总结

* k-近邻算法其实就是根据空间两个向量距离来判断类别性,关键的是引入k值,保证了一定的稳定性,很明显的缺点就是每次都要与所有样本数据进行对比。
* 文中处理约会数据时,归一化的方法是对于消除影响很十分重要的
* 阅读本章之前建议阅读一下numpy的文档
* [numpy英文文档](https://docs.scipy.org/doc/numpy-dev/user/quickstart.html)
* [numpy中文文档](http://old.sebug.net/paper/books/scipydoc/numpy_intro.html)
2 changes: 1 addition & 1 deletion docs/6.支持向量机.md
Original file line number Diff line number Diff line change
@@ -1,4 +1,4 @@
# 6) 支持向量机
# 第6章 支持向量机
<script type="text/javascript" src="http://cdn.mathjax.org/mathjax/latest/MathJax.js?config=default"></script>

![支持向量机_首页](/images/6.SVM/SVM_1.jpg)
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11 changes: 7 additions & 4 deletions src/python/2.KNN/kNN.py
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -38,7 +38,7 @@ def classify0(inX, dataSet, labels, k):
dataSetSize = dataSet.shape[0]
# tile生成和训练样本对应的矩阵,并与训练样本求差
"""
tile: 列-3表示复制的行树, 行-1/2表示对inx的重复的次数
tile: 列-3表示复制的行数, 行-1/2表示对inx的重复的次数
In [8]: tile(inx, (3, 1))
Out[8]:
Expand Down Expand Up @@ -69,8 +69,10 @@ def classify0(inX, dataSet, labels, k):
sqDistances = sqDiffMat.sum(axis=1)
# 开方
distances = sqDistances ** 0.5
# 距离排序
# 根据距离排序从小到大的排序,返回对应的索引位置
# print 'distances=', distances
sortedDistIndicies = distances.argsort()
# print 'distances.argsort()=', sortedDistIndicies

# 2. 选择距离最小的k个点
classCount = {}
Expand Down Expand Up @@ -127,7 +129,7 @@ def autoNorm(dataSet):
:return: 归一化后的数据集normDataSet,ranges和minVals即最小值与范围,并没有用到
归一化公式:
Y = (X-Xmin)-(Xmax-Xmin)
Y = (X-Xmin)/(Xmax-Xmin)
"""
# 计算每种属性的最大值、最小值、范围
minVals = dataSet.min(0)
Expand Down Expand Up @@ -160,7 +162,7 @@ def datingClassTest():
print 'numTestVecs=', numTestVecs
errorCount = 0.0
for i in range(numTestVecs):
# 对数据测试
# 对数据测试
classifierResult = classify0(normMat[i, :], normMat[numTestVecs:m, :], datingLabels[numTestVecs:m], 3)
print "the classifier came back with: %d, the real answer is: %d" % (classifierResult, datingLabels[i])
if (classifierResult != datingLabels[i]): errorCount += 1.0
Expand Down Expand Up @@ -195,6 +197,7 @@ def handwritingClassTest():
fileStr = fileNameStr.split('.')[0] # take off .txt
classNumStr = int(fileStr.split('_')[0])
hwLabels.append(classNumStr)
# 将 32*32的矩阵->1*1024的矩阵
trainingMat[i, :] = img2vector('input/2.KNN/trainingDigits/%s' % fileNameStr)

# 2. 导入测试数据
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