diff --git a/function.py b/function.py index a6a6085..937e5a5 100644 --- a/function.py +++ b/function.py @@ -1,145 +1,51 @@ import numpy as np -import os - -""" -实验说明: -- 自行编写实现数据加载与 kNN 的手写数字分类算法。 -- 函数输入: 待分类的样本 input_vector, 训练数据集 dataSet, 训练集对应的标签 labels。 -- 函数返回: 预测的分类标签。 - -注意事项: -- 在 function.py 中实现 kNN 分类算法。 -- 可以自行导入其他库,需要在 requirements.txt 添加依赖,若未在 requirements.txt 中添加使用到的依赖,则无法自动评测,成绩为零。 -- 自动评测脚本仅会加载 classify 和 load_data 函数,请勿修改函数名。 -- 训练集和测试集需手动下载解压,并放入当前目录下。 - -测评环境: -- CPU: Intel Xeon(R) CPU E3-1231 v3 @ 3.40GHz -- OS: Ubuntu 22.04.4 LTS -- Python: 3.10.12 -- numpy: 2.1.1 -""" +from sklearn.linear_model import LogisticRegression +from sklearn.preprocessing import StandardScaler -""" -请在这里填写学号和姓名,不填写即成绩无效。 -""" +# 填写学号和姓名 id = "202210423206" name = "詹宇豪" +def train_logreg(X, y, random_state=42): + model = LogisticRegression(solver='liblinear', random_state=random_state) + model.fit(X, y) + return model -def classify(input_vector, dataSet, labels, k=3): - """ - KNN 分类算法。 - - Args: - - input_vector (numpy array): 输入待分类的样本。 - - dataSet (numpy array): 训练数据集。 - - labels (list or numpy array): 训练集对应的标签。 - - k (int): kNN 算法参数,默认 k=3。 - - Returns: - - int: 预测的分类标签。 - """ - # 计算输入样本与训练集中每个样本的欧氏距离 - distances = np.linalg.norm(dataSet - input_vector, axis=1) - # 按距离从小到大排序,选取距离最小的 k 个点 - nearest_indices = distances.argsort()[:k] - # 获取最近邻的 k 个样本对应的标签 - nearest_labels = np.array(labels)[nearest_indices] - # 统计 k 个邻居中出现频率最高的标签 - unique_labels, counts = np.unique(nearest_labels, return_counts=True) - # 返回出现次数最多的标签 - return unique_labels[np.argmax(counts)] - - -def load_dataset(directory): - """ - 从文件夹中加载数据,若不自行正确实现,则无法通过评测,不记录成绩。 - - Args: - - directory (str): 数据文件夹路径。 - - Returns: - - np.array: 特征数据。 - - np.array: 标签数据。 - """ - labels = [] - file_list = os.listdir(directory) - num_files = len(file_list) - data_matrix = np.zeros((num_files, 1024)) # 每个图像是32x32,展开为1024维向量 - - for i, file_name in enumerate(file_list): - label = int(file_name.split('_')[0]) # 文件名格式:'数字_序号.txt' - labels.append(label) - data_matrix[i, :] = img_to_vector(os.path.join(directory, file_name)) - - return data_matrix, np.array(labels) - - -def img_to_vector(filename): - """ - 将二值图像转换为向量。 - 该部分应为 load_dataset 函数的辅助子函数,可单独在这里实现,也可直接集成至 load_dataset 函数中。 - - Args: - - filename (str): 图像文件路径。 - - Returns: - - np.array: 二值图像向量。 - """ - img_vector = np.zeros((1, 1024)) # 初始化为1024维向量 - with open(filename, 'r') as file: - for i in range(32): # 每张图片是32x32的二值图像 - line_str = file.readline().strip() - for j in range(32): - img_vector[0, 32 * i + j] = int(line_str[j]) - - return img_vector +def predict_logreg(inX, model): + return int(model.predict([inX])[0]) +def load_data(filepath): + data = np.genfromtxt(filepath, delimiter=' ', missing_values='?', filling_values=0) + labels = data[:, -1].astype(int) + data = data[:, :-1] + labels = np.where((labels == 2) | (labels == 3), 0, labels) + if data.shape[1] >= 3: + data = np.delete(data, 2, axis=1) + scaler = StandardScaler() + data = scaler.fit_transform(data) + return data, labels +# 测试代码 if __name__ == "__main__": - # 以下代码可用于测试,可自行随意修改 - train_data, train_labels = load_dataset("trainingDigits") + # 指定数据文件路径 + filepath = "./data/horse-colic.data" + + # 加载数据 + X, y = load_data(filepath) + print("数据加载成功。") - test_data = ( - "00000000000000110000000000000000" - "00000000000011111000000000000000" - "00000000000011111100000000000000" - "00000000001111111110000000000000" - "00000000001111111110000000000000" - "00000000001111111100000000000000" - "00000000011111111000000000000000" - "00000000111111111000000000000000" - "00000000111111110000000000000000" - "00000000111111110000000000000000" - "00000000111111110000000000000000" - "00000000111111110000000000000000" - "00000000111111100000000000000000" - "00000001111111100000000000000000" - "00000001111111100000000000000000" - "00000001111111100000000000000000" - "00000001111111111111000000000000" - "00000001111111111111111000000000" - "00000001111111111111111100000000" - "00000011111111111111111110000000" - "00000011111111111111111110000000" - "00000001111111111111111110000000" - "00000001111111111111111110000000" - "00000000111111111100111111100000" - "00000000111111111000111111100000" - "00000000011111111001111111100000" - "00000000011111111111111111000000" - "00000000001111111111111111000000" - "00000000000111111111111111000000" - "00000000000011111111111100000000" - "00000000000001111111110000000000" - "00000000000000000111100000000000" - ) - predicted_label = classify( - np.array([int(char) for char in test_data]).reshape(1, 1024), - train_data, - train_labels, - ) + # 训练模型 + model = train_logreg(X, y) + print("模型训练完成。") - print(f"预测的标签: {predicted_label}") \ No newline at end of file + # 随机一个样本进行预测测试 + sample = X[0] + actual_label = y[0] + predicted_label = predict_logreg(sample, model) + print(f"预测结果: {predicted_label}, 实际结果: {actual_label}") + + # 计算测试集上的准确率 + correct_predictions = sum(predict_logreg(X[i], model) == y[i] for i in range(len(y))) + accuracy = correct_predictions / len(y) + print(f"测试集准确率: {accuracy:.2f}") \ No newline at end of file