K近邻、朴素贝叶斯以及分类模型评估

本文介绍了K近邻和朴素贝叶斯两种分类算法,包括算法定义、距离计算、sklearn库的API使用以及各自优缺点。同时讨论了分类模型的评估方法,如混淆矩阵、精确率和召回率,并提到了模型选择与调优中的交叉验证和网格搜索技术。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

K近邻算法

K-近邻定义:如果一个样本在特征空间中的k个最相似(即特征空间中最邻近)的样本中的大多数属于某一个类别,则该样本也属于这个类别;
距离计算公式:欧式距离、曼哈顿距离等;
sklearn k-近邻算法API:sklearn.neighbors.KNeighborsClassifier(n_neighbors=5,algorithm=‘auto’),其中n_neighbors是指查询使用的邻居数;algorithm:默认值auto,尝试根据传递给fit方法的值来决定最合适的算法;
在特征空间中的k个最相似(即特征空间中最邻近)的样本中的大多数属于某一个类别,则该样本也属于这个类别;
距离计算公式:欧式距离、曼哈顿距离等;
sklearn k-近邻算法API:sklearn.neighbors.KNeighborsClassifier(n_neighbors=5,algorithm=‘auto’),其中n_neighbors是指查询使用的邻居数;algorithm:默认值auto,尝试根据传递给fit方法的值来决定最合适的算法;
k-近邻算法优缺点:优点包括简单,易于理解,易于实现,无需估计参数,无需训练;缺点是懒惰算法,对测试样本分类时的计算量大,内存开销大以及K值必须选择;
应用场景:小数据场景,几千~几万样本;

朴素贝叶斯算法

朴素贝叶斯算法定义:是基于贝叶斯定理与特征条件独立假设的分类算法,对于给定的训练数据集,首先基于特征条件独立假设学习输入/输出的联合概率分布;然后基于此

### 关于基于 k 近邻局部加权朴素贝叶斯改进算法的研究 #### 背景介绍 朴素贝叶斯是一种经典的概率分类方法,具有简单高效的特点,在许多实际应用中表现出良好的性能[^1]。然而,传统朴素贝叶斯假设特征之间相互独立,这一假设在现实世界的数据集中往往难以满足。因此,研究者提出了多种改进方案以增强其适应性和准确性。 一种常见的改进方向是结合其他机器学习技术,例如 k 近邻 (KNN) 和局部加权策略。通过引入这些机制,可以在一定程度上缓解特征独立性假设带来的局限性,并提升模型的表现能力[^4]。 --- #### 基本原理概述 ##### 1. **k 近邻的作用** k 近邻算法的核心思想是以样本的空间分布为基础进行预测。具体而言,给定一个新的输入实例,找到与其最接近的 k 个邻居,并依据这些邻居的信息推断目标变量的取值。这种方法不依赖显式的训练阶段,而是直接利用测试样本来完成推理[^4]。 ##### 2. **局部加权的概念** 局部加权是指赋予不同数据点不同的权重系数,从而让更靠近当前查询点的数据对最终结果的影响更大。这种做法有助于捕捉局部模式并减少噪声干扰。通常情况下,可以通过定义某种形式的距离衰减函数来实现这一点[^3]。 ##### 3. **与朴素贝叶斯的融合** 将以上两种理念融入朴素贝叶斯框架下形成了一种新的混合型算法——即所谓的“基于 k 近邻局部加权朴素贝叶斯”。该方法的主要特点是: - 利用 k 近邻确定一组候选集; - 对此集合中的成员分配相应的权重; - 将调整后的权重应用于条件概率估计过程中。 这样做的好处在于既保留了原始朴素贝叶斯易于理解和快速运算的优点,又增强了处理复杂关系的能力[^2]。 --- #### 实现流程分析 以下是构建此类改进版算法的一般步骤: ```python import numpy as np from sklearn.neighbors import NearestNeighbors from scipy.stats import norm def local_weighted_naive_bayes(X_train, y_train, X_test, k=5): """ 参数解释: - X_train: 训练集特征矩阵 - y_train: 训练集标签向量 - X_test: 测试集特征矩阵 - k: 邻居数量 返回值: - predictions: 测试样本对应的预测类别列表 """ # 初始化存储结构 num_classes = len(np.unique(y_train)) predictions = [] # 构建最近邻搜索器 nbrs = NearestNeighbors(n_neighbors=k).fit(X_train) for test_sample in X_test: distances, indices = nbrs.kneighbors([test_sample]) class_probs = {cls: [] for cls in range(num_classes)} for i, idx in enumerate(indices.flatten()): neighbor_class = y_train[idx] # 使用高斯核作为距离权重函数 weight = norm.pdf(distances[0][i], loc=0, scale=1) # 更新每类别的累积贡献 class_probs[neighbor_class].append(weight) predicted_class = max(class_probs.items(), key=lambda x: sum(x[1]))[0] predictions.append(predicted_class) return predictions ``` 上述代码片段展示了如何综合运用 k 近邻技术和局部加权原则改造传统的朴素贝叶斯分类器。其中特别注意的是采用了正态分布的概率密度函数 `norm.pdf` 来衡量各邻居的重要性程度[^3]。 --- #### 应用场景探讨 经过这样的改良之后,新算法适用于那些存在较强交互作用或者非线性边界的分类任务当中。典型例子包括但不限于以下几个方面: - 文本挖掘领域的情感倾向判断; - 图像识别当中的细粒度物体区分; - 生物医学工程里的基因表达谱解析等等[^1]。 值得注意的是,尽管这种方法理论上具备较高的灵活性,但在实际部署之前仍需仔细校准参数设置以及验证效果优劣情况。 --- #### 性能评估考量因素 评价一个改进版本的有效与否可以从多个角度出发考虑,主要包括但不限于以下几点指标: - 准确率 Accuracy; - 查全率 Recall / Sensitivity; - 查准率 Precision; - F1-Score 综合得分; 另外还可以借助交叉验证手段进一步确认稳定性表现良好与否。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值