手搓机器学习代码进步太快了！（附学习资料）

如果你正在学习机器学习入门，纯粹学习机器学习理论，容易陷入迷茫，不清楚算法怎么使用，以及怎么实现这个算法

学习机器学习算法的过程中，建议边学习理论，边尝试将理论中的公式建模推导实现出来，就是大家常说的手搓代码，手搓对于提升代码能力真的很有帮助

下面给大家推荐一个手搓机器学习教程（结合之前的机器学习教程一起看更有感觉）：
 

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1. KNN算法

首先要基于KNN的原理实现KNN模型，KNN模型挺简单的，总共就三十行左右代码，但是这个模型的思想是挺重要的，算法的具体代码如下，当然还有相应的训练文件
import numpy as np

from collections import Counter
def euclidean_distance(x1, x2):    distance = np.sqrt(np.sum((x1-x2)**2))    return distance
class KNN:    def __init__(self, k=3):        self.k = k
    def fit(self, X, y):        self.X_train = X        self.y_train = y
    def predict(self, X):        predictions = [self._predict(x) for x in X]        return predictions
    def _predict(self, x):        # compute the distance        distances = [euclidean_distance(x, x_train) for x_train in self.X_train]
        # get the closest k        k_indices = np.argsort(distances)[:self.k]        k_nearest_labels = [self.y_train[i] for i in k_indices]
        # majority voye        most_common = Counter(k_nearest_labels).most_common()        return most_common[0][0]

2. 线性回归算法

线性回归模型是最简单的机器学习模型，通过拟合自变量和因变量之间的关系，模型也不复杂，适合小白练手，练习的时候不要直接看答案，争取自己先去写一下代码

import numpy as np
class LinearRegression:
    def __init__(self, lr = 0.001, n_iters=1000):        self.lr = lr        self.n_iters = n_iters        self.weights = None        self.bias = None
    def fit(self, X, y):        n_samples, n_features = X.shape        self.weights = np.zeros(n_features)        self.bias = 0
        for _ in range(self.n_iters):            y_pred = np.dot(X, self.weights) + self.bias
            dw = (1/n_samples) * np.dot(X.T, (y_pred-y))            db = (1/n_samples) * np.sum(y_pred-y)
            self.weights = self.weights - self.lr * dw            self.bias = self.bias - self.lr * db
    def predict(self, X):        y_pred = np.dot(X, self.weights) + self.bias        return y_pred

3. 逻辑回归算法

逻辑回归是最简单的二分类模型，基于sigmoid函数来计算正负类的概述，注意逻辑回归的损失函数是交叉熵损失，部分代码如下：

import numpy as np
def sigmoid(x):    return 1/(1+np.exp(-x))
class LogisticRegression():
    def __init__(self, lr=0.001, n_iters=1000):        self.lr = lr        self.n_iters = n_iters        self.weights = None        self.bias = None
    def fit(self, X, y):        n_samples, n_features = X.shape        self.weights = np.zeros(n_features)        self.bias = 0
        for _ in range(self.n_iters):            linear_pred = np.dot(X, self.weights) + self.bias            predictions = sigmoid(linear_pred)
            dw = (1/n_samples) * np.dot(X.T, (predictions - y))            db = (1/n_samples) * np.sum(predictions-y)
            self.weights = self.weights - self.lr*dw            self.bias = self.bias - self.lr*db

    def predict(self, X):        linear_pred = np.dot(X, self.weights) + self.bias        y_pred = sigmoid(linear_pred)        class_pred = [0 if y<=0.5 else 1 for y in y_pred]        return class_pred

4. 决策树算法

决策树算法是基于二叉树的一种算法，通过在每个节点进行特征划分来实现分类和回归任务，主要有ID3, C4.5和CART分类/回归树几种类型，算法实现过程会比前面的几个更复杂一些，代码比较长就不直接放代码了

5. 随机森林算法

随机森林算法是基于决策树的一种算法，通过并行训练多棵决策树来提升模型的融合效果，随机森林算法比较容易过拟合，注意设置最大树深度和树的数量等

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6. 朴素贝叶斯算法

朴素贝叶斯算法是基于贝叶斯定理的一种算法，可以用于解决垃圾邮件分类等问题，贝叶斯定理真的太伟大了这个思想，朴素指的是特征条件独立，这个在面试中经常会问到

7. PCA算法

主成分分析是用于降维的一种算法，对于数据特征维度比较多，以及存在一些多重共线性问题的时候，可以采用PCA进行降维，防止过拟合。代码总体上不算特别复杂，对于稍微有点python基础的同学，完成可以实现

mport numpy as np
class PCA:
    def __init__(self, n_components):        self.n_components = n_components        self.components = None        self.mean = None
    def fit(self, X):        # mean centering        self.mean = np.mean(X, axis=0)        X = X -  self.mean
        # covariance, functions needs samples as columns        cov = np.cov(X.T)
        # eigenvectors, eigenvalues        eigenvectors, eigenvalues = np.linalg.eig(cov)
        # eigenvectors v = [:, i] column vector, transpose this for easier calculations        eigenvectors = eigenvectors.T
        # sort eigenvectors        idxs = np.argsort(eigenvalues)[::-1]        eigenvalues = eigenvalues[idxs]        eigenvectors = eigenvectors[idxs]
        self.components = eigenvectors[:self.n_components]
    def transform(self, X):        # projects data        X = X - self.mean        return np.dot(X, self.components.T)

8. 感知机算法

感知机是机器学习历史上第一个真正意义的神经网络的模型，其他深度学习模型都是在这个基础上发展改进的，算法实现简单，易于理解，后续启发了MLP和反向传播等发展，这个可以看一看，手撕感觉意义不大，还不如手撕MLP

9. SVM算法

SVM 的目标不是随便找一个能分开两类的超平面，而是找间隔，间隔越大，分类器越“自信”，对噪声和新样本的鲁棒性越强，泛化能力更好

10. K-means算法

k-means算法是一类聚类算法，属于无监督学习，通过设置K参数，期望最终聚类成K个簇，注意和分类算法进行区分，算法相对来说比其他的复杂，可以看一下代码就行，多看代码一定会有进步的

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