第一篇:K-近邻分类算法原理分析与代码实现
前言
本文介绍机器学习分类算法中的K-近邻算法并给出伪代码与Python代码实现。
算法原理
首先获取训练集中与目标对象距离最近的k个对象,然后再获取这k个对象的分类标签,求出其中出现频数最大的标签。
而这个标签,就是分类的结果。
伪代码
对训练集做以下操作:
1. 计算训练集中各点与当前点之间的距离(本文采用最经典的欧式距离)
2. 按照距离递增次序对各点排序
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,即为分类结果。
特别说明:该算法中,因为没有训练步骤,因此对它而言训练集也就是数据集。
代码示例
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:UTF-8 -*-
'''
Created on 2016-12-05
@author: fangmeng
'''
# 导入numpy数学运算库
import numpy
# 导入运算符函数库
import operator
# ==============================================
# 输入:
# 空
# 输出:
# group, labels:样本训练集及其对应标签集
# ==============================================
def createDataSet():
'创建训练集及其对应标签集并返回'
group = numpy.array([[1.0, 1.1], [1.0, 1.0], [0.0, 0.0], [0.0, 0.1]])
labels = ['A', 'A', 'B', 'B']
return group, labels
# ==============================================
# 输入:
# inX:目标向量
# dataSet:训练集
# labels:训练集对应的标签集
# k:算法参数
# 输出:
# sortedClassCount[0][0]:目标向量的分类结果
# ==============================================
def classify0 (inX, dataSet, labels, k):
'kNN 分类器'
#计算目标向量与训练集中所有对象的距离并排序
dataSetSize = dataSet.shape[0]
diffMat = numpy.tile(inX, (dataSetSize, 1)) - dataSet
sqDiffMat = diffMat ** 2
sqDistances = sqDiffMat.sum(axis=1)
distances = sqDistances ** 0.5
sortedDistIndicies = distances.argsort() # 返回数组从小到大的索引值
# 取出与目标向量距离最近的三个
classCount = {} # 该字典存放各种标签及其对应的频数
for i in range(k): # 由前 k 位索引的结果构建字典
voteIlable = labels[sortedDistIndicies[i]]
classCount[voteIlable] = classCount.get(voteIlable, 0)+1
# 以各个标签的频率为基准进行排序
sortedClassCount = sorted(classCount.iteritems(), key=operator.itemgetter(1), reverse=True)
return sortedClassCount[0][0] # 返回出现频率最高的标签
def test():
'分类器测试函数'
# 新建训练集及其对应标签集
group, labels = createDataSet()
# 输入目标向量并返回分类结果后打印
label = classify0([0.0, 0.0], group, labels, 3)
print label
if __name__ == '__main__':
# 调用测试函数
test()
运行结果

小结
1. 本文简要介绍了机器学习中经典的K-近邻算法,并给出了代码实现。
2. 该算法的缺点有三个:
a. 耗费空间资源大:要保存整个数据集
b. 耗费时间资源大:要对数据集中的每个样本求距离。当样本很多,或者特征信息多的时候,效率是挺坑的。
c. 没有给出数据的基础结构信息。(本身K-近邻算法就没有严格意义上的训练过程)
3. 后面的文章中,将讲解如何将此算法应用于具体项目中。
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