第一个应用：鸢尾花分类

第一个应用：鸢尾花分类

本例中我们用到了鸢尾花（Iris）数据集，这是机器学习和统计学中一个经典的数据集。

本文章所有知识都来自《python机器学习基础教程》这本书，有需要的道友请留言。

初识数据：都有哪些数据呢？

from sklearn.datasets import load_iris

data = load_iris()
print('key of load_iris:
{}'.format(data.keys()))

结果：
key of load_iris:
dict_keys(['data', 'target', 'target_names', 'DESCR', 'feature_names', 'filename'])

data：数据列表 ，data 里面是花萼长度、花萼宽度、花瓣长度、花瓣宽 度的测量数据

from sklearn.datasets import load_iris

data = load_iris()
# print('key of load_iris:
{}'.format(data.keys()))
print('data of load_iris:
{}'.format(data.data[:5]))


结果：
D:softwareAnaconda3python.exe D:/MyCode/learn/11.py
data of load_iris:
[[5.1 3.5 1.4 0.2]
 [4.9 3.  1.4 0.2]
 [4.7 3.2 1.3 0.2]
 [4.6 3.1 1.5 0.2]
 [5.  3.6 1.4 0.2]]

target：结果（分类的结果，这里一共三个分类，分别是0、1、2）

from sklearn.datasets import load_iris

data = load_iris()
# print('key of load_iris:
{}'.format(data.keys()))
# print('data of load_iris:
{}'.format(data.data[:5]))
print('target of load_iris:
{}'.format(data.target))


结果：

D:softwareAnaconda3python.exe D:/MyCode/learn/11.py
data of load_iris:
[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
2 2]

target_name:分类的名称（3种类别）

from sklearn.datasets import load_iris

data = load_iris()
# print('key of load_iris:
{}'.format(data.keys()))
# print('data of load_iris:
{}'.format(data.data[:5]))
# print('target of load_iris:
{}'.format(data.target))
print('target of load_iris:
{}'.format(data.target_names))


结果：
D:softwareAnaconda3python.exe D:/MyCode/learn/11.py
target_name of load_iris:
['setosa' 'versicolor' 'virginica']

DESCR:数据的介绍

filename：文件所在路径

feature_names：数据描述

他们的关系如下图：

 训练数据与测试数据

在有监督学习中，数据分为两种，训练数据和测试数据。

训练数据用来给程序学习，并且包含数据和结果两部分。

测试数据用来判断我们的程序算法的准确性。用来评估模型性能，叫作测试数据（test data）、测试集（test set）或留出集（hold-out set）。

scikit-learn 中的 train_test_split 函数可以打乱数据集并进行拆分。这个函数将 75% 的 行数据及对应标签作为训练集，剩下 25% 的数据及其标签作为测试集。训练集与测试集的 分配比例可以是随意的，但使用 25% 的数据作为测试集是很好的经验法则。

 train_test_split的用法说明，请看这里https://blog.csdn.net/mrxjh/article/details/78481578

train_test_split的作用是使用伪随机器将数据集打乱，x_train包含75%行数据，x_test包含25行数据，代码如下：

from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.model_selection import train_test_split


data = load_iris()
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(data['data'],data['target'],random_state=0)

print('x_train length is:', len(x_train))
print('x_test length is:', len(x_test))
print('y_train length is:', len(y_train))
print('y_test length is:', len(y_test))



结果：
D:softwareAnaconda3python.exe D:/MyCode/learn/11.py
x_train length is: 112
x_test length is: 38
y_train length is: 112
y_test length is: 38

观察数据

 代码：

from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.model_selection import train_test_split
import pandas as pd
from IPython.display import display
import matplotlib.pyplot as plt
from introduction_to_ml_with_python import mglearn


iris_dataset = load_iris()
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(iris_dataset['data'],iris_dataset['target'],random_state=0)

iris_dataframe = pd.DataFrame(x_train, columns=iris_dataset.feature_names)

grr = pd.plotting.scatter_matrix(iris_dataframe, c=y_train, figsize=(15, 15), marker='o', hist_kwds={'bins': 20}, s=60, alpha=.8, cmap=mglearn.cm3)

plt.show()

其中，

mglearn可以到https://github.com/amueller/introduction_to_ml_with_python.git下载，也可以到我的代码库下载，名字叫16.py,项目地址如下：https://gitee.com/hardykay/machineLearning.git

 在这里先声明一下，这都是为了学习，如有侵权，请联系我，立马删除。还有不会安装的道友请自行学习pip命令和git的代码拉取。

构建第一个模型：k近邻算法

# 构建算法
knn = KNeighborsClassifier(n_neighbors=1, algorithm='auto', leaf_size=30, metric='minkowski', metric_params=None, n_jobs=1, p=2, weights='uniform')
knn.fit(x_train, y_train)

KNeighborsClassifier的使用

KNeighborsClassifier(n_neighbors=5, weights=’uniform’, algorithm=’auto’, leaf_size=30, p=2, metric=’minkowski’, metric_params=None, n-jobs=1)

n_neighbors 就是 kNN 里的 k，就是在做分类时，我们选取问题点最近的多少个最近邻。

weights 是在进行分类判断时给最近邻附上的加权，默认的 'uniform' 是等权加权，还有 'distance' 选项是按照距离的倒数进行加权，也可以使用用户自己设置的其他加权方法。举个例子：假如距离询问点最近的三个数据点中，有 1 个 A 类和 2 个 B 类，并且假设 A 类离询问点非常近，而两个 B 类距离则稍远。在等权加权中，3NN 会判断问题点为 B 类；而如果使用距离加权，那么 A 类有更高的权重（因为更近），如果它的权重高于两个 B 类的权重的总和，那么算法会判断问题点为 A 类。权重功能的选项应该视应用的场景而定。

algorithm 是分类时采取的算法，有 'brute'、'kd_tree' 和 'ball_tree'。kd_tree 的算法在 kd 树文章中有详细介绍，而 ball_tree 是另一种基于树状结构的 kNN 算法，brute 则是最直接的蛮力计算。根据样本量的大小和特征的维度数量，不同的算法有各自的优势。默认的 'auto' 选项会在学习时自动选择最合适的算法，所以一般来讲选择 auto 就可以。

leaf_size 是 kd_tree 或 ball_tree 生成的树的树叶（树叶就是二叉树中没有分枝的节点）的大小。在 kd 树文章中我们所有的二叉树的叶子中都只有一个数据点，但实际上树叶中可以有多于一个的数据点，算法在达到叶子时在其中执行蛮力计算即可。对于很多使用场景来说，叶子的大小并不是很重要，我们设 leaf_size=1 就好。

metric 和 p，是我们在 kNN 入门文章中介绍过的距离函数的选项，如果 metric ='minkowski' 并且 p=p 的话，计算两点之间的距离就是

模型评估

from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.model_selection import train_test_split
import pandas as pd
from IPython.display import display
import matplotlib.pyplot as plt
import mglearn
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
import numpy as np


iris_dataset = load_iris()
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(iris_dataset['data'], iris_dataset['target'], random_state=0)

iris_dataframe = pd.DataFrame(x_train, columns=iris_dataset.feature_names)

grr = pd.plotting.scatter_matrix(iris_dataframe, c=y_train, figsize=(15, 15), marker='o', hist_kwds={'bins': 20}, s=60, alpha=.8, cmap=mglearn.cm3)

# plt.show()

# 构建算法
knn = KNeighborsClassifier(n_neighbors=1, algorithm='auto', leaf_size=30, metric='minkowski', metric_params=None, n_jobs=1, p=2, weights='uniform')
knn.fit(x_train, y_train)

# 我们将这朵花的测量数据转换为二维 NumPy 数组的一行，这是因为 scikit-learn的输入数据必须是二维数组。 X_new = np.array([[5, 2.9, 1, 0.2]]) # print("X_new.shape: {}".format(X_new.shape)) prediction = knn.predict(X_new) # 根据我们模型的预测，这朵新的鸢尾花属于类别 0，也就是说它属于 setosa 品种。但我们 # 怎么知道能否相信这个模型呢？我们并不知道这个样本的实际品种，这也是我们构建模型 # 的重点啊！ # print("Prediction: {}".format(prediction)) # print("Predicted target name: {}".format(iris_dataset['target_names'][prediction])) y_pred = knn.predict(x_test) # print("Test set predictions:
 {}".format(y_pred)) print("Test set score: {:.2f}".format(knn.score(x_test, y_test)))


结果：

D:softwareAnaconda3python.exe D:/MyCode/machineLearning/18.py
Test set score: 0.97

 总结：

1、使用from sklearn.datasets import load_iris获得鸢尾花的数据。

2、使用from sklearn.model_selection import train_test_split将数据打乱，并分为训练数据和测试数据。

3、使用import pandas as pd分析数据。

4、使用knn算法做机器学习算法

　　初始算法：

knn = KNeighborsClassifier(n_neighbors=1, algorithm='auto', leaf_size=30, metric='minkowski', metric_params=None, n_jobs=1, p=2, weights='uniform')

　　加入训练数据进行学习：

knn.fit(x_train, y_train)

　　加入测试集合进行测试：

y_pred = knn.predict(x_test)   #y_pred就是测试结果

　　评估：

knn.score(x_test, y_test)
或
print("Test set score: {:.2f}".format(knn.score(x_test, y_test)))