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机器学习-K-近邻算法-模型选择与调优

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后端码匠
修改2021-08-20 10:12:56
修改2021-08-20 10:12:56
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前言

在KNN算法中,k值的选择对我们最终的预测结果有着很大的影响

那么有没有好的方法能够帮助我们选择好的k值呢?

模型选择与调优

目标

  • 说明交叉验证过程
  • 说明参数搜索过程
  • 应用GirdSearchCV实现算法参数的调优

应用

Facebook 签到位置预测调优

什么是交叉验证(cross validation)

定义

将拿到的训练数据,分为训练和验证集,以下图为例:将数据分成4份,其中一份作为验证集,然后经过4次(组)的测试,每次都更换不同的验证集,即得到4组模型的结果,取平均值作为最终结果。由于是将数据分为4份,所以我们称之为4折交叉验证。

分析

我们之前知道数据分为训练集和测试集,但是为了让从训练得到模型结果更加准确。做以下处理

  • 训练集:训练集+验证集
  • 测试集:测试集

为什么要进行交叉验证

交叉验证的目的:为了让被评估的模型更加准确可信

超参数搜索-网格搜索(Grid Search)

通常情况下,有很多参数是需要手动指定的(如K-近邻算法中的k值),这种叫做超参数。但是手动过程繁杂,所以需要对模型预设几种超参数组合。每组超参数都采用交叉验证来进行评估。最后选出最优参数组合建立模型。

模型选择与调优API

  • sklearn.model_selection.GridSearchCV(estimator, param_grid=None,cv=None)
代码语言:txt
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- 对估计器的指定参数值进行详细搜索
代码语言:txt
复制
- estimator:估计器对象
代码语言:txt
复制
- param_grid:估计器参数(dict){‘n_neighbors’:[1,3,5]}
代码语言:txt
复制
- cv: 指定几折交叉验证
代码语言:txt
复制
- fit :输入训练数据
代码语言:txt
复制
- score:准确率

结果分析:

  • bestscore:在交叉验证中验证的最好结果_
  • bestestimator:最好的参数模型
  • cvresults:每次交叉验证后的验证集准确率结果和训练集准确率结果

鸢尾花案例增加K值调优

使用GridSearchCV构建估计器

代码语言:txt
复制
def knn_iris_gscv():
    """
    用KNN算法对鸢尾花进行分类,添加网格搜索和交叉验证
    :return:
    """
    # 1)获取数据
    iris = load_iris()

    # 2)划分数据集
    x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(iris.data, iris.target, random_state=22)

    # 3)特征工程:标准化
    transfer = StandardScaler()
    x_train = transfer.fit_transform(x_train)
    x_test = transfer.transform(x_test)

    # 4)KNN算法预估器
    estimator = KNeighborsClassifier()

    # 加入网格搜索与交叉验证
    # 参数准备
    param_dict = {"n_neighbors": [1, 3, 5, 7, 9, 11]}
    estimator = GridSearchCV(estimator, param_grid=param_dict, cv=10)
    estimator.fit(x_train, y_train)

    # 5)模型评估
    # 方法1:直接比对真实值和预测值
    y_predict = estimator.predict(x_test)
    print("y_predict:\n", y_predict)
    print("直接比对真实值和预测值:\n", y_test == y_predict)

    # 方法2:计算准确率
    score = estimator.score(x_test, y_test)
    print("准确率为:\n", score)

    # 最佳参数:best_params_
    print("最佳参数:\n", estimator.best_params_)
    # 最佳结果:best_score_
    print("最佳结果:\n", estimator.best_score_)
    # 最佳估计器:best_estimator_
    print("最佳估计器:\n", estimator.best_estimator_)
    # 交叉验证结果:cv_results_
    print("交叉验证结果:\n", estimator.cv_results_)

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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  • 前言
  • 目标
  • 应用
  • 什么是交叉验证(cross validation)
    • 定义
    • 分析
    • 为什么要进行交叉验证
  • 超参数搜索-网格搜索(Grid Search)
  • 模型选择与调优API
  • 鸢尾花案例增加K值调优
    • 使用GridSearchCV构建估计器
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