实验一：感知器及其应用

Posted 2021-05-18 李傲

班级：https://edu.cnblogs.com/campus/ahgc/machinelearning/
要求：https://edu.cnblogs.com/campus/ahgc/machinelearning/homework/11950
学号：3180701318

【实验目的】
1. 理解感知器算法原理，能实现感知器算法；
2.掌握机器学习算法的度量指标；
3.掌握最小二乘法进行参数估计基本原理；
4.针对特定应用场景及数据，能构建感知器模型并进行预测。
【实验内容】
1.安装Pycharm，注册学生版。
2.安装常见的机器学习库，如Scipy、Numpy、Pandas、Matplotlib，sklearn等。
【实验过程及结果】
源代码
1.

\'\'\'import pandas as pd #导入模块
import numpy as np
from sklearn.datasets import load_iris#引用sklearn.datasets模块的一部分
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline#将matplotilb#绘制的图像显示在页面里，而不是弹出一个窗口\'\'\'

load data
iris = load_iris()
df = pd.DataFrame(iris.data, columns=iris.feature_names)#DataFram是pandas中一种默认的数据结构
df[\'label\'] = iris.target#增加一列为类别标签

df.columns = [\'sepal length\', \'sepal width\', \'petal length\', \'petal width\', \'label\']#返回给定DataFram类型的数据
df.label.value_counts()#value_counts确认数据出现的频率

plt.scatter(df[:50][\'sepal length\'], df[:50][\'sepal width\'], label=\'0\')
plt.scatter(df[50:100][\'sepal length\'], df[50:100][\'sepal width\'], label=\'1\')#画散点图
plt.xlabel(\'sepal length\')#x轴标签
plt.ylabel(\'sepal width\')
plt.legend()#设置图标

data = np.array(df.iloc[:100, [0, 1, -1]]))#按行索引,取出第0，1，-1列

X, y = data[:,:-1], data[:,-1]#X为sepal length，sepal width y为标签

y = np.array([1 if i == 1 else -1 for i in y])

数据线性可分，二分类数据
此处为一元一次线性方程
class Model:
def init(self):#将参数w1,w2置为1 b置为0 学习率为0.1
self.w = np.ones(len(data[0])-1, dtype=np.float32) data[0]#为第一行的数据len（data[0]=3)这里取两个w权重参数
self.b = 0
self.l_rate = 0.1

self.data = data
def sign(self, x, w, b):
y = np.dot(x, w) + b
return y

随机梯度下降法
def fit(self, X_train, y_train):#拟合训练数据求w和b
is_wrong = False#判断是否误分类
while not is_wrong:
wrong_count = 0
for d in range(len(X_train)):#取出样例，不断的迭代
X = X_train[d]
y = y_train[d]
if y * self.sign(X, self.w, self.b) <= 0:#根据错误的样本点不断的更新和迭代w和b的值（根据相乘结果是否为负来判断是否出错，本题将0也归为错误）
self.w = self.w + self.l_ratenp.dot(y, X)
self.b = self.b + self.l_ratey
wrong_count += 1
if wrong_count == 0:#直到误分类点为0 跳出循环
is_wrong = True
return \'Perceptron Model!\'

def score(self):
pass

perceptron = Model()
perceptron.fit(X, y)#感知机模型

x_points = np.linspace(4, 7,10)#默认linspace函数可以生成元素为50的等间隔数列。而前两个参数分别是数列的开头与结尾。如果写入第三个参数，可以制定数列的元素个数。
y_ = -(perceptron.w[0]*x_points + perceptron.b)/perceptron.w[1]
plt.plot(x_points, y_)#绘制模型图像（数据、颜色、图例等信息）
plt.plot(data[:50, 0], data[:50, 1], \'bo\', color=\'blue\', label=\'0\')
plt.plot(data[50:100, 0], data[50:100, 1], \'bo\', color=\'orange\', label=\'1\')
plt.xlabel(\'sepal length\')
plt.ylabel(\'sepal width\')
plt.legend()

from sklearn.linear_model import Perceptron#定义感知机（下面将使用感知机）

clf = Perceptron(fit_intercept=False, max_iter=1000, shuffle=False)
clf.fit(X, y)#使用训练数据拟合

Weights assigned to the features，输出感知机模型参数
print(clf.coef_)

截距 Constants in decision function，输出感知机模型参数
print(clf.intercept_)

x_ponits = np.arange(4, 8)#确定x轴和y轴的值
y_ = -(clf.coef_[0][0]*x_ponits + clf.intercept_)/clf.coef_[0][1]
plt.plot(x_ponits, y_)#确定拟合的图像的具体信息（数据点，线，大小，粗细颜色等内容）
plt.plot(data[:50, 0], data[:50, 1], \'bo\', color=\'blue\', label=\'0\')
plt.plot(data[50:100, 0], data[50:100, 1], \'bo\', color=\'orange\', label=\'1\')
plt.xlabel(\'sepal length\')
plt.ylabel(\'sepal width\')
plt.legend()

实验结果

实验小结