计算机科学和Python编程导论-第14课

特征向量和距离度量

所谓的特征向量,在我理解就是特征工程中将一组特征组合在一起成为一个特征向量。

距离度量可以参照之前李航-第3章k近临法的度量实例点的相似程度。

距离度量
In [1]: 
   ...: def minkowskiDist(v1, v2, p):
   ...:     """假设v1和v2是两个等长的数值型数组
   ...:     返回v1和v2之间阶为p的闵可夫斯基距离"""
   ...:     dist = 0.0
   ...:     for i in range(len(v1)):
   ...:         dist += abs(v1[i] - v2[i])**p
   ...:     return dist**(1/p)
   ...: 
   ...: class Animal(object):
   ...:     def __init__(self, name, features):
   ...:         """假设name是字符串; features是数值型列表"""
   ...:         self.name = name
   ...:         self.features = pylab.array(features)
   ...:     def getName(self):
   ...:         return self.name
   ...:     def getFeatures(self):
   ...:         return self.features
   ...:     def distance(self, other):
   ...:         """假设other是Animal类型的对象
   ...:         返回self与other的特征向量之间的欧氏距离"""
   ...:         return minkowskiDist(self.getFeatures(),
   ...:         other.getFeatures(), 2)
   ...: 
   ...: def compareAnimals(animals, precision):
   ...:     """假设animals是动物列表, precision是非负整数
   ...:     建立一个表格,表示每种动物之间的欧氏距离"""
   ...:     #获取行标签和列标签
   ...:     columnLabels = []
   ...:     for a in animals:
   ...:         columnLabels.append(a.getName())
   ...:     rowLabels = columnLabels[:]
   ...:     tableVals = []
   ...:     #计算动物之间的距离
   ...:     #对每一行
   ...:     for a1 in animals:
   ...:         row = []
   ...:         #对每一列
   ...:         for a2 in animals:
   ...:             if a1 == a2:
   ...:                 row.append('--')
   ...:             else:
   ...:                 distance = a1.distance(a2)
   ...:                 row.append(str(round(distance, precision)))
   ...:         tableVals.append(row)
   ...:         #生成表格
   ...:     table = pylab.table(rowLabels = rowLabels,
   ...:                 colLabels = columnLabels,
   ...:                 cellText = tableVals,
   ...:                 cellLoc = 'center',
   ...:                 loc = 'center',
   ...:                 colWidths = [0.2]*len(animals))
   ...:     table.scale(1, 2.5)
   ...:     pylab.savefig('distances')
In [2]: import pylab

In [3]: rattlesnake = Animal('rattlesnake', [1,1,1,1,0])
   ...: boa = Animal('boa\nconstrictor', [0,1,0,1,0])
   ...: dartFrog = Animal('dart frog', [1,0,1,0,4])
   ...: animals = [rattlesnake, boa, dartFrog]
   ...: compareAnimals(animals, 3)
kmeans聚类的理解

可以参见之前学习过的《统计学习方法》中的内容
李航-第3章k近临法

分类方法

使用 sklearn 进行多分类logistic回归,书本上的输出结果是存在问题的

In [6]: import random

In [7]: import sklearn.linear_model
   ...: featureVecs, labels = [], []
   ...: for i in range(25000): #每次迭代创建4个样本
   ...:     featureVecs.append([random.gauss(0, 0.5), random.gauss(0, 0.5),
   ...:         random.random()])
   ...:     labels.append('A')
   ...:     featureVecs.append([random.gauss(0, 0.5), random.gauss(2, 0.),
   ...:         random.random()])
   ...:     labels.append('B')
   ...:     featureVecs.append([random.gauss(2, 0.5), random.gauss(0, 0.5),
   ...:         random.random()])
   ...:     labels.append('C')
   ...:     featureVecs.append([random.gauss(2, 0.5), random.gauss(2, 0.5),
   ...:         random.random()])
   ...:     labels.append('D')
   ...: model = sklearn.linear_model.LogisticRegression().fit(featureVecs,
   ...: labels)
   ...: print('model.classes_ =', model.classes_)
   ...: for i in range(len(model.coef_)):
   ...:     print('For label', model.classes_[i],
   ...:         'feature weights =', model.coef_[i])
   ...:     print('[0, 0] probs =', model.predict_proba([[0,0,1]])[0])
   ...:     print('[0, 2] probs =', model.predict_proba([[0,2,2]])[0])
   ...:     print('[2, 0] probs =', model.predict_proba([[2,0,3]])[0])
   ...:     print('[2, 2] probs =', model.predict_proba([[2,2,4]])[0])
   ...:         
model.classes_ = ['A' 'B' 'C' 'D']
For label A feature weights = [-4.76780765 -4.52886129 -0.04968886]
[0, 0] probs = [9.89876294e-01 4.61451382e-04 9.66186722e-03 3.87543393e-07]
[0, 2] probs = [7.29670958e-03 9.77572999e-01 3.44366914e-06 1.51268473e-02]
[2, 0] probs = [4.45681306e-03 1.78479669e-08 9.93682821e-01 1.86034806e-03]
[2, 2] probs = [4.83489135e-07 2.07314612e-03 1.04267618e-02 9.87499609e-01]
For label B feature weights = [-5.14560345  5.81823844  0.05413585]
[0, 0] probs = [9.89876294e-01 4.61451382e-04 9.66186722e-03 3.87543393e-07]
[0, 2] probs = [7.29670958e-03 9.77572999e-01 3.44366914e-06 1.51268473e-02]
[2, 0] probs = [4.45681306e-03 1.78479669e-08 9.93682821e-01 1.86034806e-03]
[2, 2] probs = [4.83489135e-07 2.07314612e-03 1.04267618e-02 9.87499609e-01]
For label C feature weights = [ 3.97474985 -3.98756505  0.03541474]
[0, 0] probs = [9.89876294e-01 4.61451382e-04 9.66186722e-03 3.87543393e-07]
[0, 2] probs = [7.29670958e-03 9.77572999e-01 3.44366914e-06 1.51268473e-02]
[2, 0] probs = [4.45681306e-03 1.78479669e-08 9.93682821e-01 1.86034806e-03]
[2, 2] probs = [4.83489135e-07 2.07314612e-03 1.04267618e-02 9.87499609e-01]
For label D feature weights = [ 4.27663945  5.32272141 -0.04862694]
[0, 0] probs = [9.89876294e-01 4.61451382e-04 9.66186722e-03 3.87543393e-07]
[0, 2] probs = [7.29670958e-03 9.77572999e-01 3.44366914e-06 1.51268473e-02]
[2, 0] probs = [4.45681306e-03 1.78479669e-08 9.93682821e-01 1.86034806e-03]
[2, 2] probs = [4.83489135e-07 2.07314612e-03 1.04267618e-02 9.87499609e-01]

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