实验一感知机及其应用

实验一感知机及其应用

个人班级	机器学习实验-计算机182
实验题目	感知机及其应用
姓名	于俊杰
学号	3180701201

一、实验目的
1.理解感知器算法原理，能实现感知器算法；
2.掌握机器学习算法的度量指标；
3.掌握最小二乘法进行参数估计基本原理；
4.针对特定应用场景及数据，能构建感知器模型并进行预测。

二、实验内容
1.安装Pycharm，注册学生版。
2.安装常见的机器学习库，如Scipy、Numpy、Pandas、Matplotlib，sklearn等。
3.编程实现感知器算法。
4.熟悉iris数据集，并能使用感知器算法对该数据集构建模型并应用。

三、实验过程及结果
一、实验代码及注释
1、
/导入pandas/numpy/matplotlib/sklearn机器学习库
import pandas as pd
import numpy as np
//导入iris数据集
from sklearn.datasets import load_iris
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
2、
load data
iris=load_iris() //这里是sklearn中自带的一部分数据
df=pd.DataFrame(iris.data,columns=iris.feature_names) ////将列名设置为特征
df['label'] = iris.target //增加一列为类别标签
3、
df.columns = ['sepal length', 'sepal width', 'petal length', 'petal width', 'label']//将各个列重命名
4、
df.label.value_counts()value_counts//确认数据出现的频率
画散点图，第一维数据作为x轴，第二维数据作为y轴，['sepal length'，'sepal width']特征分布查看
plt.scatter(df[:50]['sepal length'], df[:50]['sepal width'], label='0') //绘制散点图
plt.scatter(df[50:100]['sepal length'], df[50:100]['sepal width'], label='1')
plt.xlabel('sepal length')
plt.ylabel('sepal width')
plt.legend()
5、
data = np.array(df.iloc[:100, [0, 1, -1]])按行索引,取出第0，1，-1列
6、
X, y = data[:,:-1], data[:,-1]//X为sepal length，sepal width y为标签
7、
y = np.array([1 if i == 1 else -1 for i in y])将两个类别设重新设置为+1 —1
8、
数据线性可分，二分类数据
此处为一元一次线性方程
class Model:
def init(self): //将参数w1,w2置为1 b置为0 学习率为0.1
self.w = np.ones(len(data[0])-1, dtype=np.float32) //data[0]为第一行的数据len（data[0]=3)这里取两个w权重参数
self.b = 0
self.l_rate = 0.1
%# self.data = data
def sign(self, x, w, b):
y = np.dot(x, w) + b
return y
随机梯度下降法
def fit(self, X_train, y_train): //拟合训练数据求w和b
is_wrong = False //判断是否误分类
while not is_wrong:
wrong_count = 0
for d in range(len(X_train)): //取出样例，不断的迭代
X = X_train[d]
y = y_train[d]
if y * self.sign(X, self.w, self.b) <= 0: //根据错误的样本点不断的更新和迭代w和b的值（根据相乘结果是否为负来判断是否出错，本题将0也归为错误）
self.w = self.w + self.l_ratenp.dot(y, X)
self.b = self.b + self.l_ratey
wrong_count += 1
if wrong_count == 0: //直到误分类点为0 跳出循环
is_wrong = True
return 'Perceptron Model!'

def score(self):
pass
9、
perceptron = Model()
perceptron.fit(X, y)//感知机模型
10、
绘制模型图像，定义一些基本的信息
x_points = np.linspace(4, 7,10) //x轴的划分
y_ = -(perceptron.w[0]x_points + perceptron.b)/perceptron.w[1]
plt.plot(x_points, y_) //绘制模型图像（数据、颜色、图例等信息）
plt.plot(data[:50, 0], data[:50, 1], 'bo', color='blue', label='0')
plt.plot(data[50:100, 0], data[50:100, 1], 'bo', color='orange', label='1')
plt.xlabel('sepal length')
plt.ylabel('sepal width')
plt.legend()
11、
from sklearn.linear_model import Perceptron//定义感知机（下面将使用感知机）
12、
clf = Perceptron(fit_intercept=False, max_iter=1000, shuffle=False)
clf.fit(X, y)//使用训练数据拟合
13、
%# Weights assigned to the features.
print(clf.coef_)//输出感知机模型参数
14、
%# 截距 Constants in decision function.
print(clf.intercept_)//输出感知机模型参数
15、
x_ponits = np.arange(4, 8) //确定x轴和y轴的值
y_ = -(clf.coef_[0][0]x_ponits + clf.intercept_)/clf.coef_[0][1]
plt.plot(x_ponits, y_) //确定拟合的图像的具体信息（数据点，线，大小，粗细颜色等内容）
plt.plot(data[:50, 0], data[:50, 1], 'bo', color='blue', label='0')
plt.plot(data[50:100, 0], data[50:100, 1], 'bo', color='orange', label='1')
plt.xlabel('sepal length')
plt.ylabel('sepal width')
plt.legend()

二、实验结果截图





四、实验小结
这次实验，加强上机实践。在本次综合实验中，我明白了理论与实际应用相结合的重要性。培养了基本的、良好的程序技能以及合作能力。这次实验同样提高了我的综合运用所学知识的能力。