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Experiment/function.py
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Gitea Actions Experiment Test / Experiment-Actions (push) Successful in 22s
更新 function.py
2024-10-17 00:16:20 +08:00

138 lines
4.9 KiB
Python

# function.py
import numpy as np
import os
from collections import Counter
"""
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。
"""
"""
请在这里填写学号和姓名,不填写即成绩无效。
"""
id = "202210423208"
name = "刘义天"
def classify(input_vector, dataSet, labels, k=3):
"""
使用kNN算法分类。
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,请**自行设置默认值**,评测时仅会使用其默认值,不修改默认值将**无法通过**评测,**成绩为零**。
Returns:
- int: 预测的分类标签。
"""
# 计算欧式距离
distances = np.linalg.norm(dataSet - input_vector, axis=1)
# 获取距离最小的k个样本的索引
nearest_indices = distances.argsort()[:k]
# 获取这k个样本的标签
nearest_labels = [labels[i] for i in nearest_indices]
# 统计每个标签的频率,选择出现频率最高的标签作为预测结果
most_common_label = Counter(nearest_labels).most_common(1)[0][0]
return most_common_label
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 = []
data_matrix = []
for file_name in os.listdir(directory):
if file_name.endswith('.txt'):
# 获取标签(文件名的第一个字符是标签)
label = int(file_name.split('_')[0])
labels.append(label)
# 读取文件内容并转换为1x1024的特征向量
file_path = os.path.join(directory, file_name)
with open(file_path, 'r') as f:
# 32x32的图像转化为1x1024的向量
image_vector = np.array([int(char) for line in f for char in line.strip()])
data_matrix.append(image_vector)
return np.array(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。
"""
with open(filename, 'r') as f:
image_vector = np.array([int(char) for line in f for char in line.strip()])
return image_vector
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")
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,
)
print(f"预测的标签: {predicted_label}")