机器学习--kNN算法

本文介绍了kNN算法的基本原理及特点,包括kNN算法的应用场景、优缺点、适用的数据类型及距离函数的选择。此外还探讨了如何通过KD树等方法来改进kNN算法的效率。

最近看完了Machine Learning in Action对kNN的介绍,应该说是简单易懂的,在这里记录一些要点。

kNN介绍

参看Wiki

kNN的特点

  • 简单
  • 有监督 分类算法
  • 无须训练
  • 数据需要归一化
  • k最好取奇数,避免平等投票
  • 如果样本和特征多的话,计算量大(导致预测速度慢)
  • 数值和标称都可以用

距离函数

  • 欧氏距离(Euclidean distance)

  • 曼哈顿距离(Manhattan distance)
    两个向量的分量差的绝对值的总和

  • 余弦距离(待研究)

  • 汉明距离(待研究)

改进算法

  • KD树
  • Ball树

实用性

这个算法给我最大的疑惑就是什么地方能派上用场,凭感觉只能用在一些很简单的场景。比如书上有个数字识别的例子,我手写了几个,放进去测试,结果很差。

参考资料

- 从K近邻算法、距离度量谈到KD树、SIFT+BBF算法

### 关于头歌平台中KNN算法机器学习教程与实例 #### 头歌平台概述 头歌(Tougo)是一个专注于计算机科学教育的学习平台,提供丰富的在线课程资源和实践环境。对于机器学习领域的内容,尤其是像KNN这样经典的算法,通常会通过理论讲解、代码实现以及实际应用案例相结合的方式进行教学。 #### KNN算法简介 KNN(K-Nearest Neighbors)是一种基于实例的学习方法,既可用于分类也可用于回归分析。其核心思想是:给定一个测试样本,在训练集中找到与其最近的K个邻居,并依据这K个邻居的信息来进行决策[^2]。 #### KNN算法的主要步骤 1. 数据预处理阶段,包括标准化或归一化操作以消除不同特征间量纲差异的影响。 2. 计算待测样本到所有已知样本的距离,常用欧氏距离或其他形式的距离度量方式。 3. 找出距离最小的前K个样本作为近邻点集合。 4. 对于分类任务采用投票机制决定最终类别;而对于回归任务则取平均值或者加权平均值得出结果。 #### 距离计算公式示例 以下是两种常见距离公式的Python实现: ```python import numpy as np def euclidean_distance(x, y): """欧几里得距离""" return np.sqrt(np.sum((np.array(x) - np.array(y)) ** 2)) def manhattan_distance(x, y): """曼哈顿距离""" return np.sum(abs(np.array(x) - np.array(y))) ``` 上述函数分别实现了欧氏距离和曼哈顿距离的计算过程。 #### 实际应用场景举例 假设我们有一个简单的电影分类场景,其中每部影片由两个属性描述:“拥抱次数”和“打斗次数”。利用已有标注的数据集可以构建模型并预测未知标签的新样例所属类型[^4]。 #### 可能存在的挑战及优化方向 尽管KNN易于理解和实现,但在大规模数据集上的性能可能较差,因为每次都需要遍历整个数据库寻找最接近的邻居。因此可以通过KD树索引结构加速查询效率,或是引入降维技术减少维度灾难带来的影响[^3]。
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