
python 实例简述 k-近邻算法的基本原理
首先我们一个样本集合,也称为训练样本集,在训练样本集中每个数据都存在一个标签用来指明该数据的所属分类。在输入一个新的未知所属分类的数据后,将新数据的所有特征和样本集中的所有数据计算距离。从样本集中选择与新数据距离最近的 k 个样本,将 k 个样本中出现频次最多的分类作为新数据的分类,通常 k 是小于20的,这也是 k 的出处。
k近邻算法的优点:精度高,对异常值不敏感,无数据输入假定。
k 近邻算法的缺点:时间复杂度和空间复杂度高
数据范围:数值型和标称型
简单的k 近邻算法实现
第一步:使用 python 导入数据
from numpy import *
import operator
'''simple kNN test'''
#get test data
def createDataSet():
group=array([[1.0,1.1],[1.0,1.0],[0,0],[0,0.1]])
labels=['A','A','B','B']
return group,labels
作为例子,直接创建数据集和标签,实际应用中往往是从文件中读取数据集和标签。array 是 numpy 提供的一种数据结构,用以存储同样类型的数据,除了常规数据类型外,其元素也可以是列表和元组。这里 group 就是元素数据类型为 list 的数据集。labels 是用列表表示的标签集合。其中 group 和 labels 中的数据元素一一对应,比如数据点[1.0,1.1]标签是 A,数据点[0,0.1]标签是 B。
第二步:实施 kNN 算法
kNN 算法的自然语言描述如下:
1. 计算已知类别数据集中的所有点与未分类点之间的距离。
2. 将数据集中的点按照与未分类点的距离递增排序。
3. 选出数据集中的与未分类点间距离最近的 n 个点。
4. 统计这 n 个点中所属类别出现的频次。
5. 返回这 n 个点中出现频次最高的那个类别。
实现代码:
def classify0(inX,dataSet,labels,k):
dataSetSize=dataSet.shape[0]
diffMat=tile(inX,(dataSetSize,1))-dataSet
sqDiffMat=diffMat**2
sqDistances=sqDiffMat.sum(axis=1)
distances=sqDistances**0.5
sortedDistIndicies=distances.argsort()
classCount={}
for i in range(k):
voteIlabel=labels[sortedDistIndicies[i]]
classCount[voteIlabel]=classCount.get(voteIlabel,0)+1
sortedClassCount=sorted(classCount.iteritems(),key=operator.itemgetter(1),reverse=True)
return sortedClassCount[0][0]
classify0函数中的四个参数含义分别如下:inX 是希望被分类的数据点的属性向量,dataSet 是训练数据集向量,labels 是标签向量,k 是 kNN 算法的参数 k。
接下来来看看本函数的语句都做了那些事。
第一行dataSetSize=dataSet.shape[0],dataSet 是 array 类型,那么dataSet.shape表示 dataSet 的维度矩阵,dataSet.shape[0]表示第二维的长度,dataSet.shape[1]表示第一维的长度。在这里dataSetSize 表示训练数据集中有几条数据。
第二行tile(inX,(dataSetSize,1))函数用以返回一个将 inX 以矩阵形式重复(dataSetSize,1)遍的array,这样产生的矩阵减去训练数据集矩阵就获得了要分类的向量和每一个数据点的属性差,也就是 diffMat。
第三行**在 python 中代表乘方,那么sqDiffMat也就是属性差的乘方矩阵。
第四行array 的 sum 函数若是加入 axis=1的参数就表示要将矩阵中一行的数据相加,这样,sqDistances的每一个数据就代表输入向量和训练数据点的距离的平方了。
第五行不解释,得到了输入向量和训练数据点的距离矩阵。
第六行sortedDistIndicies=distances.argsort(),其中 argsort 函数用以返回排序的索引结果,直接使用 argsort 默认返回第一维的升序排序的索引结果。
然后创建一个字典。
接下来进行 k 次循环,每一次循环中,找到 i 对应的数据的标签,并将其所在字典的值加一,然后对字典进行递减的按 value 的排序。
这样循环完成后,classCount 字典的第一个值就是kNN 算法的返回结果了,也就是出现最多次数的那个标签。
二维的欧式距离公式如下,很简单:
相同的,比如说四维欧式距离公式如下:
第三步:测试分类器
在测试 kNN 算法结果的时候,其实就是讨论分类器性能,至于如何改进分类器性能将在后续学习研究中探讨,现在,用正确率来评估分类器就可以了。完美分类器的正确率为1,最差分类器的正确率为0,由于分类时类别可能有多种,注意在分类大于2时,最差分类器是不能直接转化为完美分类器的。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
评判两组数据与初始数据准确值的方法 在数据分析与研究中,我们常常会面临这样的情况:需要对通过不同方法、不同过程得到的两组 ...
2025-08-01通过 COX 回归模型诊断异常值 一、COX 回归模型概述 COX 回归模型,又称比例风险回归模型,是一种用于生存分析的统计方法。它能 ...
2025-08-01CDA 数据分析师报考条件详解:迈向专业认证的指南 在数据分析行业蓬勃发展的当下,CDA 数据分析师认证成为众多从业者提升专业 ...
2025-08-01K-S 曲线、回归与分类:数据分析中的重要工具 在数据分析与机器学习领域,K-S 曲线、回归和分类是三个核心概念与工具,它们各 ...
2025-07-31大数据时代对定性分析的影响 在大数据时代,海量、多样、高速且低价值密度的数据充斥着我们的生活与工作。而定性分析作为一 ...
2025-07-31CDA含金量分析 在数字经济与人工智能深度融合的时代,数据驱动决策已成为企业核心竞争力的关键要素。CDA(Certified Data Analys ...
2025-07-31SASEM 决策树:理论与实践应用 在复杂的决策场景中,如何从海量数据中提取有效信息并制定科学决策,是各界关注的焦点。SASEM 决 ...
2025-07-30SPSS 语法使用详解 在当今数据驱动的时代,SPSS( Statistical Package for the Social Sciences)作为一款功能强大的统计分析软 ...
2025-07-30人工智能对CDA数据分析领域的影响 人工智能对 CDA(Certified Data Analyst,注册数据分析师)数据分析领域的影响是全方位、多层 ...
2025-07-30MySQL执行计划中rows的计算逻辑:从原理到实践 MySQL 执行计划中 rows 的计算逻辑:从原理到实践 在 MySQL 数据库的查询优化中 ...
2025-07-29左偏态分布转正态分布:方法、原理与实践 左偏态分布转正态分布:方法、原理与实践 在统计分析、数据建模和科学研究中,正态分 ...
2025-07-29CDA 数据分析师的职业生涯规划:从入门到卓越的成长之路 在数字经济蓬勃发展的当下,数据已成为企业核心竞争力的重要来源,而 CD ...
2025-07-29CDA数据分析师证书考取全攻略 一、了解 CDA 数据分析师认证 CDA 数据分析师认证是一套科学化、专业化、国际化的人才考核标准, ...
2025-07-29解析神经网络中 Softmax 函数的核心作用 在神经网络的发展历程中,激活函数扮演着至关重要的角色,它们为网络赋予了非线性能力, ...
2025-07-29解析 response.text 与 response.content 的核心区别 在网络数据请求与处理的场景中,开发者经常需要从服务器返回的响应中提取数 ...
2025-07-29鸢尾花判别分析:机器学习中的经典实践案例 在机器学习的世界里,有一个经典的数据集如同引路明灯,为无数初学者打开了模式识别 ...
2025-07-29用 Python 开启数据分析之旅:从基础到实践的完整指南 在数据驱动决策的时代,数据分析已成为各行业不可或缺的核心能力。而 Pyt ...
2025-07-29从 CDA LEVEL II 考试题型看 Python 数据分析要点 在数据科学领域蓬勃发展的当下,CDA(Certified Data Analyst)认证成为众多从 ...
2025-07-29CDA 数据分析师的工作范围解析 在数字化时代的浪潮下,数据已成为企业发展的核心资产之一。CDA(Certified Data Analyst)数据分 ...
2025-07-29解析 insert into select 是否会锁表:原理、场景与应对策略 在数据库操作中,insert into select 是一种常用的批量数据插入语句 ...
2025-07-29