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K最近邻 (k-Nearest Neighbors,KNN) 算法是一种分类算法,也是最简单易懂的机器学习算法,没有之一。1968年由 Cover 和 Hart 提出,应用场景有字符识别、文本分类、图像识别等领域。该算法的思想是:一个样本与数据集中的k个样本最相似,如果这k个样本中的大多数属于某一个类别,则该样本也属于这个类别。还是直接讲例子最好懂,一直没找到好的例子,就改造了下Peter Harrington的《机器学习实战》中电影分类的例子,当然实际情况不可能这么简单,这里只是为了说明该算法的用法。 先准备下电影分类数据集(电影名称与分类来自于优酷网;镜头数量则纯属虚构): [[文件:AIred012.jpg]] 上面数据集中序号1-12为已知的电影分类,分为喜剧片、动作片、爱情片三个种类,使用的特征值分别为搞笑镜头、打斗镜头、拥抱镜头的数量。那么来了一部新电影《唐人街探案》,它属于上述3个电影分类中的哪个类型?用KNN是怎么做的呢? 首先,我们构建一个已分好类的数据集。 import math movie_data = {"宝贝当家": [45, 2, 9, "喜剧片"], "美人鱼": [21, 17, 5, "喜剧片"], "澳门风云3": [54, 9, 11, "喜剧片"], "功夫熊猫3": [39, 0, 31, "喜剧片"], "谍影重重": [5, 2, 57, "动作片"], "叶问3": [3, 2, 65, "动作片"], "伦敦陷落": [2, 3, 55, "动作片"], "我的特工爷爷": [6, 4, 21, "动作片"], "奔爱": [7, 46, 4, "爱情片"], "夜孔雀": [9, 39, 8, "爱情片"], "代理情人": [9, 38, 2, "爱情片"], "新步步惊心": [8, 34, 17, "爱情片"]} 第二步:计算一个新样本与数据集中所有数据的距离。 这里的新样本就是:"唐人街探案": [23, 3, 17, "?片"]。欧式距离是一个非常简单又最常用的距离计算方法。 [[文件:AIred013.jpg]] 下面为求与数据集中所有数据的距离代码: x = [23, 3, 17] KNN = [] for key, v in movie_data.items(): d = math.sqrt((x[0] - v[0]) ** 2 + (x[1] - v[1]) ** 2 + (x[2] - v[2]) ** 2) KNN.append([key, round(d, 2)]) print(KNN) 输出结果: [['谍影重重', 43.87], ['伦敦陷落', 43.42], ['澳门风云3', 32.14], ['叶问3', 52.01], ['我的特工爷爷', 17.49], ['新步步惊心', 34.44], ['宝贝当家', 23.43], ['功夫熊猫3', 21.47], ['奔爱', 47.69], ['美人鱼', 18.55], ['夜孔雀', 39.66], ['代理情人', 40.57]] 第三步:按照距离大小进行递增排序。 KNN.sort(key=lambda dis: dis[1]) 输出结果: [['我的特工爷爷', 17.49], ['美人鱼', 18.55], ['功夫熊猫3', 21.47], ['宝贝当家', 23.43], ['澳门风云3', 32.14], ['新步步惊心', 34.44], ['夜孔雀', 39.66], ['代理情人', 40.57], ['伦敦陷落', 43.42], ['谍影重重', 43.87], ['奔爱', 47.69], ['叶问3', 52.01]] 第四步:选取距离最小的k个样本。 这里取k=5; KNN=KNN[:5] 输出:[['我的特工爷爷', 17.49], ['美人鱼', 18.55], ['功夫熊猫3', 21.47], ['宝贝当家', 23.43], ['澳门风云3', 32.14]] 第五步:确定前k个样本所在类别出现的频率,并输出出现频率最高的类别。 labels = {"喜剧片":0,"动作片":0,"爱情片":0} for s in KNN: label = movie_data[s[0]] labels[label[3]] += 1 labels =sorted(labels.items(),key=lambda l: l[1],reverse=True) print(labels,labels[0][0],sep='\n') 输出结果: [['宝贝当家', 23.43], ['美人鱼', 18.55], ['澳门风云3', 32.14], ['功夫熊猫3', 21.47], ['谍影重重', 43.87], ['叶问3', 52.01], ['伦敦陷落', 43.42], ['我的特工爷爷', 17.49], ['奔爱', 47.69], ['夜孔雀', 39.66], ['代理情人', 40.57], ['新步步惊心', 34.44]] [('喜剧片', 4), ('动作片', 1), ('爱情片', 0)] 喜剧片
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