KNN 算法，从邻居预测未来

2023-06-02 14:22:10 浏览数 (1)

KNN (K-Nearest Neighbors) 算法是一种常用的分类与回归方法。它的基本思想是对于给定的一个样本，在训练数据集中寻找与它最近的K个邻居，通过这K个邻居的信息来预测这个样本的类别或数值。

KNN算法可以用于分类（比如手写识别）和回归（比如预测房价）问题。它的基本流程如下：

  1. 准备训练数据：需要准备一组有标签的数据，这些数据将用于训练KNN模型。
  2. 计算样本与训练数据的距离：需要选择一个合适的距离公式来衡量样本与训练数据的相似度。
  3. 选择K个最近邻居：选择与该样本距离最近的K个训练数据。
  4. 对这K个邻居进行分类：如果该样本是分类问题，则对这K个邻居进行投票，票数最多的类别即为该样本的预测类别。如果该样本是回归问题，则对这K个邻居的值进行简单统计，例如取平均值作为该样本的预测值。

K的选择对KNN算法的结果有很大影响。通常情况下，K应该取一个较小的值，例如3~5。如果K值较小，则模型具有较强的鲁棒性；如果K值较大，则模型具有较强的稳健性，但容易受到噪声的影响。

KNN算法的优势：

  1. 简单易理解：KNN算法极其简单，可以使用不同的距离公式，它实际上是对训练数据进行了一个“数据压缩”，每个样本用其最近的邻居代替。
  2. 容易实现：KNN算法没有什么参数需要调整，只需要设置K的值。
  3. 精度高：KNN算法具有很高的精度，在很多问题上可以达到最优解。

KNN算法的弱点：

  1. 容易受到噪声的影响：KNN算法容易受到异常值的影响，因为它的预测结果只取决于K个邻居。
  2. 计算复杂度高：KNN算法的计算复杂度随着样本数量的增加而增加，因此在大数据集上的性能很差。

KNN算法的开源库有很多，包括scikit-learn（Python），Weka（Java）等。在各编程语言中，KNN算法的代码示例也很多，下面是一个简单的Python代码：

import numpy as np from sklearn import datasets from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier

# 加载数据集 iris = datasets.load_iris() X = iris.data y = iris.target

# 实例化KNN分类器 knn = KNeighborsClassifier(n_neighbors=5)

# 训练模型 knn.fit(X, y)

# 预测样本的类别 pred = knn.predict([[3, 5, 4, 2]]) print(pred)

这是一个使用scikit-learn库实现KNN算法的代码示例。它加载了Iris数据集，并使用KNN分类器对数据进行训练，最后对一数据进行训练，最后对一个样本进行预测。

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