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Python 机器学习教程

城主

12月 30, 2022 ,

Python 是一种流行的编程语言,广泛用于机器学习领域。它具有丰富的第三方库和工具,可用于数据清洗、特征工程、模型训练和评估等任务。

在 Python 中进行机器学习,常用的库有:

  • NumPy: 一个用于科学计算的 Python 库,提供了高性能的多维数组和矩阵运算。
  • Pandas: 一个用于数据处理和分析的库,可以用于加载、清洗和准备数据。
  • Matplotlib: 一个用于数据可视化的库,可以用于绘制图表和其他图形。
  • scikit-learn: 一个机器学习库,提供了大量机器学习算法和工具,包括分类、回归、聚类和降维等。

使用这些库,可以方便地进行机器学习任务,如加载数据、清洗数据、训练模型、评估模型等。

要开始使用 Python 进行机器学习,需要先安装所需的库,可以使用 pip 命令进行安装。例如,要安装 NumPy 和 scikit-learn 库,可以使用以下命令:





pip install numpy scikit-learn

然后,就可以使用 Python 进行机器学习任务了。

在进行机器学习任务时,需要考虑以下几个步骤:

  1. 数据准备:首先要准备好所需的数据。这可以通过加载数据文件或从数据库中提取数据来完成。
  2. 数据清洗:接下来,需要清洗数据,确保数据的质量。这可能包括处理缺失值、异常值、重复值等。
  3. 特征工程:在进行机器学习之前,通常需要进行特征工程,即提取有用的特征,并对特征进行处理。
  4. 模型训练:然后,就可以使用所选的机器学习算法对数据进行建模,并使用训练数据对模型进行训练。
  5. 模型评估:最后,可以使用测试数据对模型进行评估,看看模型的效果如何。

上述步骤中,NumPy、Pandas 和 scikit-learn 库都可以提供帮助。例如,可以使用 NumPy 和 Pandas 处理数据,使用 scikit-learn 的各种机器学习算法进行模型训练和评估。

假设我们有一个包含两个特征的数据集,并希望使用这些特征来预测一个目标变量。

下面是完整的示例代码:





from sklearn.linear_model import LinearRegression
from sklearn.model_selection import train_test_split

# 加载数据
X = ...  # 特征矩阵
y = ...  # 目标变量

# 将数据拆分为训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)

# 创建线性回归模型
model = LinearRegression()

# 使用训练数据训练模型
model.fit(X_train, y_train)

# 使用测试数据评估模型
score = model.score(X_test, y_test)
print("模型评分:", score)

# 使用模型预测新数据
X_new = ...  # 新数据的特征矩阵
y_pred = model.predict(X_new)  # 预测目标变量

在这个示例中,我们使用了 scikit-learn 中的 LinearRegression 类来创建线性回归模型。然后,使用 fit 方法对模型进行训练,使用 score 方法对模型进行评估,并使用 predict 方法对新数据进行预测。

阅读  Python 垃圾收集的详细用法

使用 scikit-learn 中的波士顿房价数据集来演示如何使用 Python 进行机器学习。波士顿房价数据集包含 13 个特征和一个目标变量,我们希望使用这些特征来预测房价。

下面是完整的示例代码:





import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn.datasets import load_boston
from sklearn.linear_model import LinearRegression
from sklearn.model_selection import train_test_split

# 加载数据
boston = load_boston()
X = boston.data
y = boston.target

# 将数据拆分为训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)

# 创建线性回归模型
model = LinearRegression()

# 使用训练数据训练模型
model.fit(X_train, y_train)

# 使用测试数据评估模型
score = model.score(X_test, y_test)
print("模型评分:", score)

# 使用模型预测新数据
X_new = np.array([[0.00632, 18.0, 2.31, 0.0, 0.538, 6.575, 65.2, 4.09, 1.0, 296.0, 15.3, 396.9, 4.98]])
y_pred = model.predict(X_new)
print("预测的房价:", y_pred)

在这个示例中,我们使用了 scikit-learn 中的 load_boston 函数来加载波士顿房价数据集,然后使用 train_test_split 函数将数据拆分为训练集和测试集。