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机器学习

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Python拥有大量的数据分析、统计和机器学习库,使其成为许多数据科学家的首选语言。

一些广泛使用的机器学习和其他数据科学应用程序包被列在下面:

SciPy 栈(SciPy stack)

SciPy 栈由数据科学所使用的一组核心帮助包组成,用于统计分析和数据可视化。 由于其庞大的功能和易用性,scripy栈被认为是大多数数据科学应用的必备条件。

该栈包含以下包(提供文档链接):

  1. NumPy
  2. SciPy library
  3. Matplotlib
  4. IPython
  5. pandas
  6. Sympy
  7. nose

该栈还附带了Python,但已被排除在上面的列表中。

安装

要安装完整的栈或单个包,您可以参考 这里 给出的说明。

注意: Anaconda 是高推荐的, 因为它可以无缝地安装和维护数据科学包。

scikit-learn

Scikit是一个用于Python的免费开源机器学习库。 它提供了现成的功能来实现诸如线性回归、 分类器、SVM、k-均值和神经网络等多种算法。它还有一些可直接用于训练和测试的样本数据集。

由于其速度、鲁棒性和易用性,它是许多机器学习应用程序中使用最广泛的库之一。

安装

通过 PyPI:

pip install -U scikit-learn

通过 conda:

conda install scikit-learn

scikit-learn 也随Anaconda发行(如上所述)。 有关更多安装说明,请参阅 此链接

例子

本例中,我们在 Iris 数据集 上训练一个简单的分类器,它与scikit-learn捆绑在一起。

数据集具有花的四个特征:萼片长度,萼片宽度,花瓣长度和花瓣宽度,并将它们分为三个花种 (标签):setosa、versicolor或virginica。 标签已经被表示为数据集中的数字: 0(setosa),1(versicolor)和2(virginica)。

我们清洗Iris数据集,并将其分为独立的训练和测试集:保留最后10个数据点进行测试, 剩余的进行训练。然后我们在训练集训练分类器,并对测试集进行预测。

from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn import tree
from sklearn.metrics import accuracy_score
import numpy as np

#loading the iris dataset
iris = load_iris()

x = iris.data #array of the data
y = iris.target #array of labels (i.e answers) of each data entry

#getting label names i.e the three flower species
y_names = iris.target_names

#taking random indices to split the dataset into train and test
test_ids = np.random.permutation(len(x))

#splitting data and labels into train and test
#keeping last 10 entries for testing, rest for training

x_train = x[test_ids[:-10]]
x_test = x[test_ids[-10:]]

y_train = y[test_ids[:-10]]
y_test = y[test_ids[-10:]]

#classifying using decision tree
clf = tree.DecisionTreeClassifier()

#training (fitting) the classifier with the training set
clf.fit(x_train, y_train)

#predictions on the test dataset
pred = clf.predict(x_test)

print pred #predicted labels i.e flower species
print y_test #actual labels
print (accuracy_score(pred, y_test))*100 #prediction accuracy

由于我们在每次迭代中随机分割和分类训练,所以准确性可能会有所不同。运行上面的代码得到:

[0 1 1 1 0 2 0 2 2 2]
[0 1 1 1 0 2 0 2 2 2]
100.0

第一行包含由我们的分类器预测的测试数据的标签(即花种),第二行包含数据集中给出的实际花种。 我们这次准确率达到100%。

关于scikit-learn的更多内容可以在 文档 中阅读。