数据分析【机器学习】-KNN分类模型

本文深入介绍了KNN(K-近邻)分类模型,包括模型概念、距离计算选择欧氏距离,以及k值选择对模型泛化能力的影响。通过鸢尾花数据集,详细展示了KNN模型的Python实现步骤,从数据读取、模型训练到模型评估和未知数据分类。

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KNN分类模型的原理与使用


前言

例如:随着人工智能的不断发展,机器学习这门技术也越来越重要,很多人都开启了学习机器学习,本文就介绍了机器学习的分中的KNN模型。KNN模型可以用来解决分类和回归问题。

一、KNN模型

1.概念

   简单的说,K-近邻算法采用不同特征值之间的距离方法进行的分类。KNN分类器根据多数表决原则确定数据点的类别。如果k设置为5,则检查5个最近点的类别。也可以根据多数类进行回归预测,同样,KNN回归取5个最近点的平均值。

2.距离

KNN不用曼哈顿距离,因为它只计算水平或垂直距离,有维度的限制。另一方面,欧氏距离可用于任何空间的距离计算问题。因为,数据点可以存在于任何空间,欧氏距离是更可行的选择。

### 关于头歌平台中KNN算法的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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