python之sklearn- 分类算法-2.1 数据集介绍与划分

一,sklearn数据集介绍

1,api
  • sklearn.datasets
    • 加载获取流行数据集
    • datasets.load_*()
      • 获取小规模数据集,数据包含在datasets里
    • datasets.fetch_*(data_home=None)
      • 获取大规模数据集,需要从网络上下载,函数的第一个参数是data_home,表示数据集下载的目录,默认是 ~/scikit_learn_data/
2,返回类型
  • load 和 fetch 返回的数据类型datasets.base.Bunch(字典格式)
    • data:特征数据数组,是 [n_samples * n_features] 的二维 numpy.ndarray 数组
    • target:标签数组,是 n_samples 的一维 numpy.ndarray 数组
    • DESCR:数据描述
    • feature_names:特征名,新闻数据,手写数字、回归数据集没有
    • target_names:标签名
3,分类、回归数据集实例
from sklearn.datasets import load_iris,load_boston,fetch_20newsgroups

# 1,分类数据集
# lr = load_iris()
# print("特征值",lr.data)
# print("目标值",lr.target)
# print(lr.feature_names)
# print(lr.target_names)
# print(lr.DESCR)

# 2,回归数据集
# lb = load_boston()
# print("特征值",lb.data)
# print("目标值",lb.target)
# print(lb.feature_names)

# 3,数据量比较大的数据集
# subset: 'train'或者'test','all',可选,选择要加载的数据集.训练集的“训练”,
# 测试集的“测试”,两者的“全部”
news = fetch_20newsgroups(subset='all')
print("特征值",news.data)
print("目标值",news.target)

---------------------------------------------------------------
Downloading 20news dataset. This may take a few minutes.
Downloading dataset from https://ndownloader.figshare.com/files/5975967 (14 MB)

二, 数据集的划分

1,数据集的划分

机器学习一般的数据集会划分为两个部分:

  • 训练数据:用于训练,构建模型
  • 测试数据:在模型检验时使用,用于评估模型是否有效

划分比例:

  • 训练集:70% 80% 75%
  • 测试集:30% 20% 30%
2,API
  • sklearn.model_selection.train_test_split(arrays, *options)
    • x 数据集的特征值
    • y 数据集的标签值
    • test_size 测试集的大小,一般为float
    • random_state 随机数种子,不同的种子会造成不同的随机采样结果。相同的种子采样结果相同。
    • return ,测试集特征训练集特征值值,训练标签,测试标签(默认随机取)
3,实例
from sklearn.datasets import load_iris,load_boston,fetch_20newsgroups
from sklearn.model_selection import train_test_split
# 1,分类数据集
lr = load_iris()
# print("特征值",lr.data)
# print("目标值",lr.target)
# print(lr.feature_names)
# print(lr.target_names)
# print(lr.DESCR)

# 2,回归数据集
# lb = load_boston()
# print("特征值",lb.data)
# print("目标值",lb.target)
# print(lb.feature_names)

# 3,数据量比较大的数据集
# news = fetch_20newsgroups(subset='all')
# print("特征值",news.data)
# print("目标值",news.target)

# 4,进行数据集的训练集和测试集划分
# 返回值有4个部分接受
# x,y特征值、目标值,train、test训练集和测试集
# x_train,x_test,y_train,y_test
x_train,x_test,y_train,y_test = train_test_split(lr.data,lr.target,test_size=0.3)
print("训练集的特征值和目标值:",x_train,y_train)
print("测试机的特征值和目标值:",x_test,y_test)
<think>好的,用户正在寻找关于机器学习算法实现及其性能对比分析的实验报告示例或模板。我需要根据提供的引用内容来构建一个合适的回答。 首先,用户提到的引用[3]详细描述了实验步骤,包括数据预处理、模型构建、评估和对比分析,这可以作为实验报告的主要结构。引用[2]展示了分类报告的生成方法,而引用[4]提到了损失函数,可能涉及到模型评估的不同指标。引用[1]提到可视化工具,可以在报告中加入结果可视化的部分。 接下来,我需要确定用户的需求。他们可能需要一个结构清晰的实验报告模板,包含实现步骤、性能对比和结果分析。因此,我应该将引用中的内容整合成一个逻辑连贯的框架,涵盖实验目的、数据预处理、模型实现、评估指标、对比分析和可视化等方面。 需要注意的是,用户可能希望了解如何具体实施每个步骤,比如如何加载数据集、处理缺失值、划分训练测试集,以及使用哪些库(如scikit-learn)。同时,性能对比部分需要包括不同算法的指标,如准确率、MSE等,并解释结果差异的原因。引用[2]中的分类报告示例可以在这里应用。 此外,引用[1]提到的可视化工具可以作为结果展示的一部分,比如绘制准确率对比图或损失曲线。最后,用户可能需要参考文献引用,确保每个引用都对应正确的内容,例如实验步骤参考引用[3],分类报告参考引用[2]等。 可能还需要生成相关问题,以帮助用户进一步探索,比如如何选择模型、优化性能或处理数据不平衡问题。这些问题应基于实验报告中涉及的内容,确保相关性和实用性。 总结来说,回答需要结构化,结合提供的引用内容,详细说明实验报告的各个部分,并附上相关问题,帮助用户深入理解。</think>以下是一个机器学习算法实现及性能对比分析的实验报告模板,结合了您提供的引用内容和实际需求: # 机器学习算法对比实验报告模板 ## 一、实验目的 1. 对比不同机器学习算法在相同数据集上的表现 2. 分析算法性能差异的原因 3. 验证模型评估指标的有效性[^4] ## 二、实验环境 - Python 3.x - scikit-learn 1.x - pandas/numpy/matplotlib ## 三、实验步骤(参考[^3]) ### 1. 数据预处理 ```python from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.preprocessing import StandardScaler # 加载数据集 data = pd.read_csv('dataset.csv') # 缺失值处理 data.fillna(data.mean(), inplace=True) # 特征标准化 scaler = StandardScaler() X = scaler.fit_transform(data.iloc[:, :-1]) y = data.iloc[:, -1] # 划分训练测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) ``` ### 2. 算法实现 #### 2.1 线性回归 ```python from sklearn.linear_model import LinearRegression from sklearn.metrics import mean_squared_error lr = LinearRegression() lr.fit(X_train, y_train) y_pred = lr.predict(X_test) mse = mean_squared_error(y_test, y_pred) ``` #### 2.2 随机森林(参考[^2]) ```python from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier from sklearn.metrics import classification_report rf = RandomForestClassifier(n_estimators=100) rf.fit(X_train, y_train) print("随机森林分类报告:") print(classification_report(y_test, rf.predict(X_test))) ``` ### 3. 性能评估 $$ MSE = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(y_i - \hat{y}_i)^2 $$ $$ Accuracy = \frac{TP + TN}{TP + TN + FP + FN} $$ ## 四、结果对比(参考[^1][^3]) | 算法 | MSE | 准确率 | 训练时间 | |------|-----|--------|----------| | 线性回归 | 0.85 | - | 0.12s | | 随机森林 | - | 92% | 3.45s | ![准确率对比图](可视化示例图)[^1] ## 五、分析结论 1. 随机森林在分类任务中表现优于线性模型(准确率92% vs 线性模型不适用)[^2] 2. 线性回归在回归任务中具有更快的训练速度 3. 模型选择应结合任务类型和性能需求
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