【快速上手】利用sklearn来实现MLP多层感知机对数据的分类以及部分参数说明

本文介绍了如何在几分钟内使用Python的sklearn库中的MLPClassifier进行数据分类,包括引入必要库、设置模型参数和执行训练与预测。详细解释了关键参数如优化算法、激活函数和隐藏层设置,并给出数据准备的提示。
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前言

因为内容不多,旨在读者几分钟内快速使用MLP分类自己的数据
直接上代码介绍


使用步骤

1.引入库

代码如下(示例):

import numpy as np
import pandas as pd#读数据
import joblib#保存模型
from sklearn.neural_network import MLPClassifier

2.模型使用

代码如下(示例):

mlp=MLPClassifier(solver='adam',activation='tanh',max_iter=1300,hidden_layer_sizes=(15,15))
mlp.fit(X,Y)#训练过程。X,Y分别为data和label
result=mlp.predict(X)#预测结果
print("score:",mlp.score(X,Y))#测试成绩

MLPClassifier部分参数说明:
1.优化算法:solver{‘lbfgs’,‘sgd’,‘adam’}
sgd:使用 sgd 参数来选择随机梯度下降算法,它基于每个训练样本的梯度更新模型参数。这是一种简单而有效的优化算法,但对于一些复杂的问题,它可能需要更多的时间和迭代才能收敛。
adam:,它结合了随机梯度下降和自适应学习率的策略。它能够在训练过程中自动调整学习率,在相对较大的数据集上效果比较好
lbfgs:用近似的Hessian矩阵来优化模型。对小数据集来说,lbfgs收敛更快效果也更好。


2.激活函数:activation={‘identity’,‘logistic’,‘tanh’,‘relu’,softmax}
relu:在计算上比较简单并且不会引起梯度消失的问题。
identity:线性函数直接返回输入值。它通常在最后一层用于回归问题。
logistic(Sigmoid):在二分类问题中常被用作输出层的激活函数。
tanh:类似于Sigmoid函数。
softmax:通常在多类别分类问题中用于输出层。


3.最大迭代数:max_iter,读者可根据结果警告内容更改迭代数大小来实现拟合。


4.L2正则化的权重:alpha。它代表正则化的强度。默认值是0.0001。如果你的模型出现过拟合现象(在训练集上表现很好,但在测试集上表现较差),你可以通过增加alpha的值来增强正则化效果。具体数值请读者自己测试决定。


5.hidden_layer_sizes 参数用于指定隐藏层的层数和每个隐藏层中神经元的数量。
例如:
hidden_layer_sizes = 100,表示有一个包含 100 个神经元的隐藏层。
hidden_layer_sizes = [100, 50],也表示有两个隐藏层,第一个隐藏层包含 100 个神经元,第二个隐藏层包含 50 个神经元。
通常情况下,增加隐藏层的层数和神经元的数量可以增加模型的表示能力,但也容易导致过拟合的问题。请读者根据实际情况调整。


提示

读取数据部分请读者根据自身实际情况,得到data、label两个numpy形式的矩阵放入函数中即可。
如果错误或需要补充的地方请大家指出!

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<think>好的,我现在需要帮助用户生成用于信用卡欺诈检测的神经网络分类预测代码,并且评估包括Precision、Recall、F1 Score、G-Mean和ROC AUC等指标,特别是目标ROC AUC约为0.9119。首先,我需要理清用户的需求,然后一步步构建解决方案。 首先,用户的需求是使用神经网络进行欺诈检测,并评估多个指标。考虑到信用卡欺诈数据通常是不平衡的,欺诈案例占极少数,所以数据预处理是关键。可能需要处理数据不平衡的问题,比如使用SMOTE过采样或者调整类别权重。同时,用户提到的评估指标中的G-Mean可能需要计算几何均值,这涉及到灵敏度和特异性的乘积的平方根。 接下来,我需要确定使用哪种神经网络框架。用户可能更倾向于使用Keras或者TensorFlow,因为它们比较常用,代码也相对简洁。这里选择Keras来构建模型,因为它更容易上手,适合快速实现。 然后是数据预处理的步骤。通常,信用卡数据集中的特征已经经过处理,比如PCA降维后的V1-V28特征,Amount和Time可能需要标准化。需要先读取数据,分割特征和标签,然后进行标准化处理。另外,数据分割成训练集和测试集,保持分层以保持类别分布。 在处理不平衡数据时,SMOTE过采样是一个常见的方法,但需要注意不要在测试集上应用,否则会导致数据泄漏。因此,应该在训练集上进行过采样,测试集保持不变。 模型构建方面,由于数据特征较多,可能需要一个多层感知机MLP)。中间层使用ReLU激活函数,输出层使用Sigmoid进行二分类。为了防止过拟合,可以添加Dropout层或者L2正则化。此外,类别权重需要在训练时传入,以调整对少数类的重视程度。 编译模型时,选择二元交叉熵作为损失函数,优化器用Adam,并监控准确率。在训练过程中,可能需要早停法(Early Stopping)来防止过拟合,同时保存最佳模型。 评估指标部分,需要计算Precision、Recall、F1 Score,这些可以通过sklearn的classification_report获得。G-Mean需要计算灵敏度和特异性,然后取平方根。ROC AUC可以通过roc_auc_score函数计算,同时需要绘制ROC曲线,确保AUC接近目标值0.9119。 在代码实现时,需要注意各个步骤的顺序,比如数据标准化要在分割之后进行,避免信息泄漏。过采样仅应用于训练集,测试集保持原始分布。模型评估时,预测概率用于ROC AUC,而预测类别用于其他指标。 此外,用户提供的引用中提到精确率和召回率的权衡,这可能与阈值的选择有关。在代码中可以通过调整分类阈值来优化这些指标,但ROC AUC本身是阈值无关的,因此可能需要同时考虑其他方法如PR曲线来全面评估。 最后,代码需要包含所有必要的导入库,并且步骤清晰,注释明确,方便用户理解和调整参数。可能需要建议用户如何调整模型结构或处理步骤以进一步优化性能,比如尝试不同的网络层数、神经元数量、正则化方法,或者使用不同的过采样技术。</think>以下是使用TensorFlow/Keras实现信用卡欺诈检测的神经网络分类代码及评估流程: ### 一、数据预处理 ```python import pandas as pd from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.preprocessing import StandardScaler from imblearn.over_sampling import SMOTE # 加载数据 data = pd.read_csv('creditcard.csv') X = data.drop(['Class', 'Time'], axis=1) y = data['Class'] # 标准化Amount列 scaler = StandardScaler() X['Amount'] = scaler.fit_transform(X['Amount'].values.reshape(-1,1)) # 分割数据集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, stratify=y, random_state=42) # 处理类别不平衡(SMOTE过采样) sm = SMOTE(random_state=42) X_train_res, y_train_res = sm.fit_resample(X_train, y_train) ``` ### 二、神经网络构建 ```python from tensorflow.keras.models import Sequential from tensorflow.keras.layers import Dense, Dropout from tensorflow.keras.regularizers import l2 from tensorflow.keras.callbacks import EarlyStopping model = Sequential([ Dense(32, activation='relu', input_dim=29, kernel_regularizer=l2(0.01)), Dropout(0.5), Dense(16, activation='relu', kernel_regularizer=l2(0.01)), Dropout(0.5), Dense(1, activation='sigmoid') ]) model.compile(optimizer='adam', loss='binary_crossentropy', metrics=['accuracy']) # 设置类别权重 class_weight = {0: 1, 1: y_train.value_counts()[0]/y_train.value_counts()[1]} # 训练模型 early_stop = EarlyStopping(monitor='val_loss', patience=5) history = model.fit(X_train_res, y_train_res, epochs=50, batch_size=256, validation_split=0.2, class_weight=class_weight, callbacks=[early_stop]) ``` ### 三、模型评估 ```python from sklearn.metrics import classification_report, roc_auc_score, roc_curve import numpy as np # 预测结果 y_pred = model.predict(X_test) y_pred_class = (y_pred > 0.5).astype(int) # 计算基础指标 print(classification_report(y_test, y_pred_class)) # 计算G-Mean tn, fp, fn, tp = confusion_matrix(y_test, y_pred_class).ravel() sensitivity = tp / (tp + fn) specificity = tn / (tn + fp) gmean = np.sqrt(sensitivity * specificity) # 计算ROC AUC roc_auc = roc_auc_score(y_test, y_pred) fpr, tpr, _ = roc_curve(y_test, y_pred) print(f"G-Mean: {gmean:.4f}") print(f"ROC AUC: {roc_auc:.4f}") ``` ### 四、关键优化点 1. 正则化与Dropout:使用L2正则化和Dropout层防止过拟合[^1] 2. 类别权重调整:通过class_weight参数平衡类别重要性 3. SMOTE过采样:解决数据不平衡问题,提升对欺诈样本的识别能力 4. 早停机制:监控验证集损失防止过拟合
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