更新 function.py
Gitea Actions Challenge Test / Challenge-Actions (push) Successful in 25s

This commit is contained in:
wk
2024-10-16 22:19:04 +08:00
parent f9562fc14b
commit c2d85fb3be
+20 -112
View File
@@ -1,96 +1,48 @@
import numpy as np
from sklearn.decomposition import PCA
from sklearn.model_selection import cross_val_score, KFold
from sklearn.metrics import accuracy_score
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
import os
"""
请在这里填写学号和姓名,不填写即成绩无效。
"""
id = "202210423103"
name = "王坤"
def classify0(input_vector, dataSet, labels, k=3, weighted=False, distance_metric='euclidean'):
def classify0(input_vector, dataSet, labels, k=3):
"""
KNN 分类算法(支持加权KNN、不同距离度量以及降维处理)。
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。
- weighted (bool): 是否使用加权KNN。
- distance_metric (str): 距离度量方法,支持 'euclidean', 'manhattan', 'minkowski'。
- k (int): kNN 算法参数,请**自行设置默认值**。
Returns:
- int: 预测的分类标签。
"""
# 根据选择的距离度量计算距离
if distance_metric == 'euclidean':
distances = np.linalg.norm(dataSet - input_vector, axis=1)
elif distance_metric == 'manhattan':
distances = np.sum(np.abs(dataSet - input_vector), axis=1)
elif distance_metric == 'minkowski':
p = 3 # 可以调整为合适的 p 值
distances = np.sum(np.abs(dataSet - input_vector) ** p, axis=1) ** (1 / p)
else:
raise ValueError("Unsupported distance metric")
# 计算输入向量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并获取前k个距离最小的索引
# 按照距离从小到大排序并获取前k个距离最小的索引
sorted_indices = distances.argsort()[:k]
# 如果加权,使用距离的倒数作为权重
if weighted:
weights = 1 / (distances[sorted_indices] + 1e-5) # 防止除零
weighted_labels = {}
for i, index in enumerate(sorted_indices):
label = labels[index]
weighted_labels[label] = weighted_labels.get(label, 0) + weights[i]
predicted_label = max(weighted_labels, key=weighted_labels.get)
else:
# 统计前k个最近邻的标签
nearest_labels = [labels[i] for i in sorted_indices]
predicted_label = max(set(nearest_labels), key=nearest_labels.count)
# 统计前k个最近邻的标签
nearest_labels = [labels[i] for i in sorted_indices]
# 返回出现次数最多的标签
predicted_label = max(set(nearest_labels), key=nearest_labels.count)
return predicted_label
def pca_reduction(data, n_components=2):
"""
使用PCA对数据进行降维。
Args:
- data (numpy array): 原始特征数据。
- n_components (int): 保留的主成分数量。
Returns:
- numpy array: 降维后的特征数据。
"""
pca = PCA(n_components=n_components)
reduced_data = pca.fit_transform(data)
return reduced_data
def normalize_data(data):
"""
归一化特征数据,将每个特征值缩放到 [0, 1] 之间。
Args:
- data (numpy array): 原始特征数据。
Returns:
- numpy array: 归一化后的特征数据。
"""
min_vals = data.min(0)
max_vals = data.max(0)
ranges = max_vals - min_vals
norm_data = (data - min_vals) / ranges
return norm_data, ranges, min_vals
def load_data(file_path):
"""
从 TSV 文件中加载数据集,并进行归一化处理。
从 TSV 文件中加载数据集。
Args:
- file_path (str): TSV 文件路径。
Returns:
- np.array: 归一化后的特征数据。
- np.array: 特征数据。
- np.array: 标签数据。
"""
data = np.loadtxt(file_path, delimiter='\t')
@@ -98,56 +50,12 @@ def load_data(file_path):
labels = data[:, -1].astype(int)
return data_set, labels
def cross_validate_knn(data_set, labels, k_range, weighted=False, distance_metric='euclidean'):
"""
使用交叉验证来选择最佳的K值。
Args:
- data_set (numpy array): 训练数据集。
- labels (numpy array): 训练集标签。
- k_range (list): K值的候选范围。
- weighted (bool): 是否使用加权KNN。
- distance_metric (str): 距离度量方法。
Returns:
- tuple: 最佳K值和对应的最高准确率。
"""
best_k = k_range[0]
best_accuracy = 0
for k in k_range:
kf = KFold(n_splits=5)
accuracies = []
for train_index, test_index in kf.split(data_set):
train_data, test_data = data_set[train_index], data_set[test_index]
train_labels, test_labels = labels[train_index], labels[test_index]
predictions = [classify0(test_sample, train_data, train_labels, k, weighted, distance_metric)
for test_sample in test_data]
accuracy = accuracy_score(test_labels, predictions)
accuracies.append(accuracy)
mean_accuracy = np.mean(accuracies)
if mean_accuracy > best_accuracy:
best_accuracy = mean_accuracy
best_k = k
return best_k, best_accuracy
if __name__ == "__main__":
# 加载数据集
# 以下代码可用于测试,可自行随意修改
train_file = "datingTrainSet2.tsv"
train_data, train_labels = load_data(train_file)
# 归一化和PCA降维处理
scaler = StandardScaler()
scaled_train_data = scaler.fit_transform(train_data)
pca_train_data = pca_reduction(scaled_train_data, n_components=3)
# 使用交叉验证选择最佳K值
k_range = range(1, 21)
best_k, best_accuracy = cross_validate_knn(pca_train_data, train_labels, k_range, weighted=True, distance_metric='euclidean')
print(f"最佳K值: {best_k}, 交叉验证准确率: {best_accuracy}")
# 使用最佳K值进行预测
# 示例测试样本,确保维度与训练数据一致
test_sample = np.array([65915, 3.868359, 0.128078])
norm_test_sample = scaler.transform([test_sample])
pca_test_sample = pca_reduction(norm_test_sample, n_components=3)
prediction = classify0(pca_test_sample[0], pca_train_data, train_labels, k=best_k, weighted=True)
prediction = classify0(test_sample, train_data, train_labels)
print(f"预测的分类标签: {prediction}")