無監督學習

2021-09-24 16:31:47 字數 3284 閱讀 7119

利用無標籤的資料學習資料的分布或資料與資料之間的關係被稱作無監督學習。

有監督學習與無監督學習的最大去區別在於資料是否有標籤。

無監督學習最常見的應用場景是聚類降維

聚類

sklearn聚類演算法包含在sklearn.cluster這個模組中,k-means,近鄰傳播演算法,dbscan等。不同演算法和資料,演算法的耗時和結果不同。

函式呼叫資料的輸入格式:

標準資料輸入格式:[樣本個數,特徵個數]定義的矩陣形式;

相似性矩陣輸入格式:[樣本數目]定義的矩陣形式,矩陣中每個元素為兩個樣本的相似度,如dbscan,affinitypropagation(近鄰傳播演算法),如果以余弦相似度為例,則對角線元素全為1。矩陣中每個元素的取值範圍為[0,1]。

klearn.cluster模組代表函式

sklearn.cluster模組代表函式

演算法名稱

引數可擴充套件性

相似性度量

k-means

聚類個數

大規模資料

點距離dbscan

鄰域大小

大規模資料

點距離gaussion.mixtures

聚類個數即其他超參

複雜度高,不適合大規模資料

馬氏距離

birch

分子因子,閾值等其他超參

大規模資料

兩點間歐氏距離

降維就是在保證資料所具有的代表性特徵或者分布的情況下,將高維資料轉化為低維度資料的過程。

可以實現資料的視覺化。

精簡資料。

高位資料的分類通過降維處理可以得到分類,如分類演算法k-means與降維演算法nmf之間存在等價性。

降維,其實可以理解為對資料的組成成分進行分解(decomposition) 。

sklearn.decomposition

演算法名稱

引數可擴充套件性

使用任務

pca所降維度及其他超引數

大規模資料

訊號處理

fastica

所降維度及其他超引數

超大規模資料

圖形影象特徵提取

nmf所降維度及其他超引數

大規模資料

圖形影象特徵提取

lda所降維度及其他超引數

大規模資料

文字資料,主題挖掘

k-means聚類演算法:

演算法以k為引數,把物件分為k簇,簇內相似度高,簇間相似度低。

隨機選擇k個點作為初始聚類中心。

然後根據距離公式計算其他點。

import numpy as np

from sklearn.cluster import kmeans

def loaddata(filepath):

fr=open(filepath,'r+')

lines=fr.readlines() #讀取整個檔案

retdata= #城市各項消費資訊

retcityname= #城市名稱

print(lines)

for line in lines:

items=line.strip().split(",") #返回城市名稱,各項消費資訊

print(items)

for item in items:

it=item.strip().split(",")

return retdata,retcityname

if __name__=="__main__":

data,cityname=loaddata("e:\\python\data.txt")

'''所需引數:

n_clusters:指定聚類中心的個數

init:初始聚類中心的初始化方法

max_iter: 最大迭代次數

'''km=kmeans(n_clusters=4,max_iter=1000)

label=km.fit_predict(data) #計算簇中心,以及為簇分配序號

expenses=np.sum(km.cluster_centers_,axis=1) #每個簇求和

print(expenses)

citycluster=(,,,) #將城市按label分成設定的簇

for i in range(len(cityname)):

for j in range(len(citycluster)):

print("第%d類:"%(j+1))

print(citycluster[j])

print("平均花費expenses:%.2f\n"%expenses[j]) #每個簇的平均花費輸出

'''expense:聚類中心點的數值加和,即平均消費水平

拓展和改進

計算兩條資料相似性時,skleande k-means預設用的歐式距離。雖然還有余弦距離,

馬氏距離等多種方法,但沒有設定距離方法的引數。

可以更改源**:

建議使用scipy.apatial.distance.cdist

scipy.apatial.distance.cdist(a,b,metric="cosine")使用余弦距離

'''

讀出的資料:

拆分資料:

聚類結果:

實踐思考:

loaddata("e:\\python\data.txt"),程式中需要讀入資料,注意路徑格式的寫法。

readlines()載入了所有資料,['北京,2959.19,730.79,749.41,513.34,467.87,1141.82,478.42,457.64','...'...],第一次採用items=line.strip().split(",") 拆分為出''北京,2959.19,730.79,749.41,513.34,467.87,1141.82,478.42,457.64'', 第二次it=item.strip().split(",")拆分出城市名稱和相關資料。

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