[1] python 实现简单KNN

Posted 2020-10-30 mzhourr

KNN基本步骤：计算与已知数据的距离，选择k个最近距离的数据，看这k个数据的标签最多属于什么类，预测未知数据的分类

1、新建一个KNN.py模块

需要使用numpy

from numpy import *
import operator

2. 向模块添加已知的数据和标签

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

3.对未知数据的分类

def classify0(inX, dataset,labels,k):
    # 计算输入数据和已有所有数据的距离
    dataSetSize=dataset.shape[0]
    diffMat=tile(inX,(dataSetSize,1))-dataset
    sqDiffMat=diffMat**2
    sqDistances=sqDiffMat.sum(axis=1) #没有axis参数表示全部相加，axis＝0表示按列相加，axis＝1表示按照行的方向相加
    distances=sqDistances**0.5
    
    #排序
    sortedDistIndex=distances.argsort()  #argsort将数据从小到大排列，并返回其索引值
    # 选择距离最小的k个点
    classCount={} #字典类型
    
    for i in range(k):
        votelabel=labels[sortedDistIndex[i]]
        classCount[votelabel]=classCount.get(votelabel,0)+1
    sortedClasscount=sorted(classCount.items(),key=operator.itemgetter(1),reverse=True)
    
    return sortedClasscount[0][0]

4.测试一下这个模型

import KNN
group,labels=KNN.createDataSet()
newlabel=KNN.classify0([0,0],group,labels,3)
print(newlabel)

结果是B

也可以测试其他数据；这是最简单的KNN例子，参照机器学习实战；

主要是为了自己理解和记忆（新手入门）

其中，关于python的一些用法，记录在此，方便查阅

• shape函数是numpy.core.fromnumeric中的函数，它的功能是读取矩阵的长度，比如shape[0]就是读取矩阵第一维度的长度。它的输入参数可以使一个整数表示维度，也可以是一个矩阵。

输入一个数，返回空；可以快速读取一个数组的形状；可以只读取一维的长度；

shape(3)
Out[4]: ()

e=eye(3)

e
Out[6]: 
array([[1., 0., 0.],
       [0., 1., 0.],
       [0., 0., 1.]])

e.shape
Out[7]: (3, 3)

e.shape[0]
Out[8]: 3

• tile函数位于python模块 numpy.lib.shape_base中，他的功能是重复某个数组。比如tile(A,n)，功能是将数组A重复n次，构成一个新的数组

• a=[0,1,2]
  
  b=tile(a,2)
  
  b
  Out[12]: array([0, 1, 2, 0, 1, 2])
  
  c=tile(a,(1,2))
  
  c
  Out[14]: array([[0, 1, 2, 0, 1, 2]])
  
  d=tile(a,(3,1))
  
  d
  Out[16]: 
  array([[0, 1, 2],
         [0, 1, 2],
         [0, 1, 2]])

• sum

• sum(iterable[, start])

  • iterable -- 可迭代对象，如列表。
  • start -- 指定相加的参数，如果没有设置这个值，默认为0
•       .sum

aa=array([[0,1,2],[3,4,5]]); aa.sum() Out[22]: 15 aa.sum(axis=0) Out[23]: array([3, 5, 7]) aa.sum(axis=1) Out[24]: array([ 3, 12])

默认所有数相加，axis=0,列相加；axis=1,行相加。

• argsort

     

argsort(a, axis=-1, kind=\'quicksort\', order=None)

具体实例可参见：https://blog.csdn.net/maoersong/article/details/21875705

a是需要排序的数组，返回的是索引值

distance=array([0.3,0.5,0.8,0.4])

index=distance.argsort()

index
Out[27]: array([0, 3, 1, 2], dtype=int64)

aa=array([[0,1,2],[3,4,5]]);

x=aa.argsort(axis=0)

x
Out[30]: 
array([[0, 0, 0],
       [1, 1, 1]], dtype=int64)

x=aa.argsort(axis=1)

x
Out[32]: 
array([[0, 1, 2],
       [0, 1, 2]], dtype=int64)

axis=0 按列；axis=1 按行；

• 字典类型

字典是另一种可变容器模型，且可存储任意类型对象。

字典的每个键值 key=>value 对用冒号 : 分割，每个键值对之间用逗号 , 分割，整个字典包括在花括号 {} 中 ,格式如下所示：

d = {key1 : value1, key2 : value2 }

dict = {\'a\': 1, \'b\': 2, \'b\': \'3\'}

dict[\'b\']
Out[34]: \'3\'

dict
Out[35]: {\'a\': 1, \'b\': \'3\'}

键一般是唯一的，如果重复会被后一个覆盖，但是值不是唯一的；

• sorted

详细讲解参见：http://www.cnblogs.com/woshitianma/p/3222989.html

sorted(iterable[,cmp,[,key[,reverse=True]]])

students = [(\'john\', \'A\', 15), (\'jane\', \'B\', 12), (\'dave\', \'B\', 10),]

sorted(students, key=lambda student : student[2])
Out[42]: [(\'dave\', \'B\', 10), (\'jane\', \'B\', 12), (\'john\', \'A\', 15)]

from operator import itemgetter, attrgetter

sorted(students, key=itemgetter(2))
Out[44]: [(\'dave\', \'B\', 10), (\'jane\', \'B\', 12), (\'john\', \'A\', 15)]

sorted(students, key=itemgetter(1,2))
Out[45]: [(\'john\', \'A\', 15), (\'dave\', \'B\', 10), (\'jane\', \'B\', 12)]

对字典排序，返回list，不再是字典

 

d = {\'data1\':3, \'data2\':1, \'data3\':2, \'data4\':4}

sorted(d.items(), key=itemgetter(1), reverse=True)
Out[47]: [(\'data4\', 4), (\'data1\', 3), (\'data3\', 2), (\'data2\', 1)]

sorted(d.items(), key=itemgetter(1))
Out[48]: [(\'data2\', 1), (\'data3\', 2), (\'data1\', 3), (\'data4\', 4)]

 

• items

 dict = {\'Google\': \'www.google.com\', \'Runoob\': \'www.runoob.com\', \'taobao\': \'www.taobao.com\'}

dict.items()
Out[39]: dict_items([(\'Google\', \'www.google.com\'), (\'Runoob\', \'www.runoob.com\'), (\'taobao\', \'www.taobao.com\')])

Python 字典(Dictionary) items() 函数以列表返回可遍历的(键, 值) 元组数组。

新版本不再使用iteritems