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首先,我們需要安裝scikit-learn
一、導入sklearn算法包
在python中導入scikit-learn的方法:
scikit-learn里面已經實現了基本上所有基本機器學習的算法,具體的使用方法詳見官方文檔說明,http://scikit-learn.org/stable/auto_examples/index.html#support-vector-machines
scikit-learn中集成了許多算法,其導入包的方法如下所示:
邏輯回歸:from sklearn.linear_model import LogisticRegression
朴素貝葉斯:from sklearn.naive_bayes import GaussianNB
K-近鄰:from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
決策樹:from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier
支持向量機:from sklearn import svm
二、sklearn中svc的使用
(1)使用numpy中的loadtxt讀入數據文件
loadtxt()的使用方法:
def loadtxt(fname, dtype=float, comments='#', delimiter=None, converters=None, skiprows=0, usecols=None, unpack=False, ndmin=0, encoding='bytes', max_rows=None):
fname:文件路徑。eg:"G:\\SVM_Study\\iris.txt"
dtype:數據類型,如float,str等
delimiter:分隔符。eg','
converters:將數據列與轉換函數進行映射的字典。如:{1:fun}含義是將第二列對應轉換函數進行轉換。
usecols:選取數據的列。
以iris蘭花數據集為例子:
由於UCI數據庫中下載的Iris原始數據集的樣子是這樣的,前四列為特征列,第五列為類別列,分別有三種類別:Iris-setosa,Iris-versicolor,Iris-virginica
當使用numpy中的loadtxt函數導入該數據集時,假設數據類型dtype為浮點型,但是很明顯第五列的數據類型並不是浮點型。
因此我們要二外做一個工作,即通過loadtxt()函數中的converters參數將第五列通過轉換函數映射成浮點類型的數據。
首先,我們要寫一個轉換函數:
def iris_type(s): it = {b'Iris-setosa': 0, b'Iris-versicolor': 1, b'Iris-virginica': 2} return it[s]
接下來,我們讀入數據,convetters={4:iris_type}中“4”指的是第五列。
textPath = "G:\\SVM_Study\\iris.txt" data = np.loadtxt(textPath, dtype=float, delimiter=',', converters={4: iris_type}) print(data)
讀入結果:
將Iris分為訓練集和測試集
完整代碼
from sklearn import svm import numpy as np from sklearn.model_selection import train_test_split import matplotlib.pyplot as plt import matplotlib as mpl def iris_type(s): it = {b'Iris-setosa': 0, b'Iris-versicolor': 1, b'Iris-virginica': 2} return it[s] def show_accuracy(a, b, tip): acc = a.ravel() == b.ravel() print(tip + "正確率:", np.mean(acc)) textPath = "G:\\SVM_Study\\iris.txt" data = np.loadtxt(textPath, dtype=float, delimiter=',', converters={4: iris_type}) print(data) x, y = np.split(data, (4,), axis=1) print("y") print(y) # 所有行的前兩列 x = x[:, :2] print("x") print(x) x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(x, y, random_state=1, train_size=0.6, test_size=0.4) # 1. split(數據,分割位置,軸=1(水平分割) or 0(垂直分割))。 # 2. x = x[:, :2]是為方便后期畫圖更直觀,故只取了前兩列特征值向量訓練。 # 3. sklearn.model_selection.train_test_split隨機划分訓練集與測試集。train_test_split(train_data,train_target,test_size=數字, random_state=0) # 參數解釋: # train_data:所要划分的樣本特征集 # train_target:所要划分的樣本結果 # test_size:樣本占比,如果是整數的話就是樣本的數量 # random_state:是隨機數的種子。 # 隨機數種子:其實就是該組隨機數的編號,在需要重復試驗的時候,保證得到一組一樣的隨機數。比如你每次都填1,其他參數一樣的情況下你得到的隨機數組是一樣的。但填0或不填,每次都會不一樣。隨機數的產生取決於種子,隨機數和種子之間的關系遵從以下兩個規則:種子不同,產生不同的隨機數;種子相同,即使實例不同也產生相同的隨機數。 clf = svm.SVC(C=0.8, kernel='rbf', gamma=20, decision_function_shape='ovr') clf.fit(x_train, y_train.ravel()) # kernel='linear'時,為線性核,C越大分類效果越好,但有可能會過擬合(defaul C=1)。 # kernel='rbf'時(default),為高斯核,gamma值越小,分類界面越連續;gamma值越大,分類界面越“散”,分類效果越好,但有可能會過擬合。 # decision_function_shape='ovr'時,為one v rest,即一個類別與其他類別進行划分, # decision_function_shape='ovo'時,為one v one,即將類別兩兩之間進行划分,用二分類的方法模擬多分類的結果。 print(clf.score(x_train, y_train)) y_hat = clf.predict(x_train) show_accuracy(y_hat, y_train, '訓練集') print(clf.score(x_test, y_test)) y_hat = clf.predict(x_test) show_accuracy(y_hat, y_test, '測試集') print("decision_function:\n",clf.decision_function(x_train)) print("predict:\n",clf.predict(x_train)) # 第一列最大值,最小值 x1_min, x1_max = x[:, 0].min(), x[:, 0].max() # 第二列最大值,最小值 x2_min, x2_max = x[:, 1].min(), x[:, 1].max() x1, x2 = np.mgrid[x1_min:x1_max:200j, x2_min:x2_max:200j] print("x1") print(x1) print("x2") print(x2) # 這里用到了mgrid()函數,該函數的作用這里簡單介紹一下: # 假設假設目標函數F(x,y)=x+y。x軸范圍1~3,y軸范圍4~6,當繪制圖像時主要分四步進行: # 【step1:x擴展】(朝右擴展): # [1 1 1] # [2 2 2] # [3 3 3] # 【step2:y擴展】(朝下擴展): # [4 5 6] # [4 5 6] # [4 5 6] # 【step3:定位(xi,yi)】: # [(1,4) (1,5) (1,6)] # [(2,4) (2,5) (2,6)] # [(3,4) (3,5) (3,6)] # 【step4:將(xi,yi)代入F(x,y)=x+y】 # x1 # [[4.3 4.3 4.3 ... 4.3 4.3 4.3 ] # [4.31809045 4.31809045 4.31809045 ... 4.31809045 4.31809045 4.31809045] # [4.3361809 4.3361809 4.3361809 ... 4.3361809 4.3361809 4.3361809 ] # ... # [7.8638191 7.8638191 7.8638191 ... 7.8638191 7.8638191 7.8638191 ] # [7.88190955 7.88190955 7.88190955 ... 7.88190955 7.88190955 7.88190955] # [7.9 7.9 7.9 ... 7.9 7.9 7.9 ]] # x2 # [[2. 2.0120603 2.0241206 ... 4.3758794 4.3879397 4.4 ] # [2. 2.0120603 2.0241206 ... 4.3758794 4.3879397 4.4 ] # [2. 2.0120603 2.0241206 ... 4.3758794 4.3879397 4.4 ] # ... # [2. 2.0120603 2.0241206 ... 4.3758794 4.3879397 4.4 ] # [2. 2.0120603 2.0241206 ... 4.3758794 4.3879397 4.4 ] # [2. 2.0120603 2.0241206 ... 4.3758794 4.3879397 4.4 ]] print("x1.flat") print(x1.flat) grid_test = np.stack((x1.flat, x2.flat), axis=1) print("grid_test") print(grid_test) # 指定默認字體 mpl.rcParams['font.sans-serif'] = [u'SimHei'] mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False cm_light = mpl.colors.ListedColormap(['#A0FFA0', '#FFA0A0', '#FFA0FF']) cm_dark = mpl.colors.ListedColormap(['g', 'r', 'b']) grid_hat = clf.predict(grid_test) grid_hat = grid_hat.reshape(x1.shape) alpha = 0.5 plt.pcolormesh(x1, x2, grid_hat, cmap=cm_light) plt.plot(x[:, 0], x[:, 1], 'o', alpha=alpha, color='blue', markeredgecolor='k') plt.scatter(x[:, 0], x[:, 1], c=np.squeeze(y), edgecolors='k', s=50, cmap=cm_dark) # plt.scatter(x_test[:, 0], x_test[:, 1], s=50, facecolors='none', zorder=10, cmap=cm_dark) plt.xlabel(u'花萼長度',fontsize=13) plt.ylabel(u'花萼寬度',fontsize=13) plt.xlim(x1_min, x1_max) plt.ylim(x2_min, x2_max) plt.title(u'鳶尾花SVM二特征分類', fontsize=15) plt.show() # pcolormesh(x,y,z,cmap)這里參數代入x1,x2,grid_hat,cmap=cm_light繪制的是背景。 # scatter中edgecolors是指描繪點的邊緣色彩,s指描繪點的大小,cmap指點的顏色。 # xlim指圖的邊界。
得到的結果: