Python機器學(xué)習(xí)庫scikit-learn入門開發(fā)示例
1.數(shù)據(jù)采集和標(biāo)記
先采集數(shù)據(jù),再對數(shù)據(jù)進行標(biāo)記。其中采集數(shù)據(jù)要就有代表性,以確保最終訓(xùn)練出來模型的準確性。
2.特征選擇
選擇特征的直觀方法:直接使用圖片的每個像素點作為一個特征。
數(shù)據(jù)保存為樣本個數(shù)×特征個數(shù)格式的array對象。scikit-learn使用Numpy的array對象來表示數(shù)據(jù),所有的圖片數(shù)據(jù)保存在digits.images里,每個元素都為一個8×8尺寸的灰階圖片。
3.數(shù)據(jù)清洗
把采集到的、不合適用來做機器學(xué)習(xí)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,從而轉(zhuǎn)換為合適機器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)。
目的:減少計算量,確保模型穩(wěn)定性。
4.模型選擇
對于不同的數(shù)據(jù)集,選擇不同的模型有不同的效率。因此在選擇模型要考慮很多的因素,來提高最終選擇模型的契合度。
5.模型訓(xùn)練
在進行模型訓(xùn)練之前,要將數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和測試數(shù)據(jù)集,再利用劃分好的數(shù)據(jù)集進行模型訓(xùn)練,最后得到我們訓(xùn)練出來的模型參數(shù)。
6.模型測試
模型測試的直觀方法:用訓(xùn)練出來的模型預(yù)測測試數(shù)據(jù)集,然后將預(yù)測出來的結(jié)果與真正的結(jié)果進行比較,最后比較出來的結(jié)果即為模型的準確度。
scikit-learn提供的完成這項工作的方法:
clf . score ( Xtest , Ytest)
除此之外,還可以直接把測試數(shù)據(jù)集里的部分圖片顯示出來,并且在圖片的左下角顯示預(yù)測值,右下角顯示真實值。
7.模型保存與加載
當(dāng)我們訓(xùn)練出一個滿意的模型后即可將模型保存下來,這樣當(dāng)下次需要預(yù)測時,可以直接利用此模型進行預(yù)測,不用再一次進行模型訓(xùn)練。
8.實例
數(shù)據(jù)采集和標(biāo)記
#導(dǎo)入庫
%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
"""
sk-learn庫中自帶了一些數(shù)據(jù)集
此處使用的就是手寫數(shù)字識別圖片的數(shù)據(jù)
"""
# 導(dǎo)入sklearn庫中datasets模塊
from sklearn import datasets
# 利用datasets模塊中的函數(shù)load_digits()進行數(shù)據(jù)加載
digits = datasets.load_digits()
# 把數(shù)據(jù)所代表的圖片顯示出來
images_and_labels = list(zip(digits.images, digits.target))
plt.figure(figsize=(8, 6))
for index, (image, label) in enumerate(images_and_labels[:8]):
plt.subplot(2, 4, index + 1)
plt.axis('off')
plt.imshow(image, cmap=plt.cm.gray_r, interpolation='nearest')
plt.title('Digit: %i' % label, fontsize=20);
特征選擇
# 將數(shù)據(jù)保存為 樣本個數(shù)x特征個數(shù) 格式的array對象 的數(shù)據(jù)格式進行輸出
# 數(shù)據(jù)已經(jīng)保存在了digits.data文件中
print("shape of raw image data: {0}".format(digits.images.shape))
print("shape of data: {0}".format(digits.data.shape))
模型訓(xùn)練
# 把數(shù)據(jù)分成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和測試數(shù)據(jù)集(此處將數(shù)據(jù)集的百分之二十作為測試數(shù)據(jù)集) from sklearn.model_selection import train_test_split Xtrain, Xtest, Ytrain, Ytest = train_test_split(digits.data, digits.target, test_size=0.20, random_state=2); # 使用支持向量機來訓(xùn)練模型 from sklearn import svm clf = svm.SVC(gamma=0.001, C=100., probability=True) # 使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)集Xtrain和Ytrain來訓(xùn)練模型 clf.fit(Xtrain, Ytrain);
模型測試
""" sklearn.metrics.accuracy_score(y_true, y_pred, normalize=True, sample_weight=None) normalize:默認值為True,返回正確分類的比例;如果為False,返回正確分類的樣本數(shù) """ # 評估模型的準確度(此處默認為true,直接返回正確的比例,也就是模型的準確度) from sklearn.metrics import accuracy_score # predict是訓(xùn)練后返回預(yù)測結(jié)果,是標(biāo)簽值。 Ypred = clf.predict(Xtest); accuracy_score(Ytest, Ypred)
模型保存與加載
"""
將測試數(shù)據(jù)集里的部分圖片顯示出來
圖片的左下角顯示預(yù)測值,右下角顯示真實值
"""
# 查看預(yù)測的情況
fig, axes = plt.subplots(4, 4, figsize=(8, 8))
fig.subplots_adjust(hspace=0.1, wspace=0.1)
for i, ax in enumerate(axes.flat):
ax.imshow(Xtest[i].reshape(8, 8), cmap=plt.cm.gray_r, interpolation='nearest')
ax.text(0.05, 0.05, str(Ypred[i]), fontsize=32,
transform=ax.transAxes,
color='green' if Ypred[i] == Ytest[i] else 'red')
ax.text(0.8, 0.05, str(Ytest[i]), fontsize=32,
transform=ax.transAxes,
color='black')
ax.set_xticks([])
ax.set_yticks([])
# 保存模型參數(shù) import joblib joblib.dump(clf, 'digits_svm.pkl');
保存模型參數(shù)過程中出現(xiàn)如下錯誤:

原因:sklearn.externals.joblib函數(shù)是用在0.21及以前的版本中,在最新的版本,該函數(shù)應(yīng)被棄用。
解決方法:將 from sklearn.externals import joblib改為 import joblib
# 導(dǎo)入模型參數(shù),直接進行預(yù)測
clf = joblib.load('digits_svm.pkl')
Ypred = clf.predict(Xtest);
clf.score(Xtest, Ytest)
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