08-04 细分构建机器学习应用程序的流程-数据收集

目录

• 细分构建机器学习应用程序的流程-数据收集
• 一、1.1 通过sklearn生成随机数据
  • 1.1 1.1.1 make_classification()
  • 1.2 1.1.2 make_multilabel_classification()
  • 1.3 1.1.3 make_regression()
  • 1.4 1.1.4 make_blobs
  • 1.5 1.1.5 make_circles()
  • 1.6 1.1.6 make_moons
• 二、1.2 skleran自带数据集
• 三、1.3 导入UCI官网数据
• 四、1.4 导入天池比赛csv数据

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细分构建机器学习应用程序的流程-数据收集

sklearn数据集官方文档地址：https://scikit-learn.org/stable/modules/classes.html#module-sklearn.datasets

sklearn数据集一览

类型	获取方式
sklearn生成的随机数据集	sklearn.datasets.make_…
sklearn自带数据集	sklearn.datasets.load_…
sklearn在线下载的数据集	sklearn.datasets.fetch_…
sklearn中加载的svmlight格式的数据集	sklearn.datasets.load_svmlight_file(…)
sklearn在mldata.org在线下载的数据集	sklearn.datasets.fetch_mldata(…)

一、1.1 通过sklearn生成随机数据

通过sklearn改变生成随机数据方法的参数，既可以获得用不尽的数据，并且数据的样本数、特征数、标记类别数、噪声数都可以自定义，非常灵活，简单介绍几个sklearn经常使用的生成随机数据的方法。

方法	用途
make_classification()	用于分类
maek_multilabel_classfication()	用于多标签分类
make_regression()	用于回归
make_blobs()	用于聚类和分类
make_circles()	用于分类
make_moons()	用于分类

1.1 1.1.1 make_classification()

参数	解释
n_features	特征个数= n_informative（） + n_redundant + n_repeated
n_informative	多信息特征的个数
n_redundant	冗余信息，informative特征的随机线性组合
n_repeated	重复信息，随机提取n_informative和n_redundant 特征
n_classes	分类类别
n_clusters_per_class	某一个类别是由几个cluster构成的

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.font_manager import FontProperties
from sklearn import datasets
%matplotlib inline
font = FontProperties(fname='/Library/Fonts/Heiti.ttc')

from sklearn import datasets
try:
    X1, y1 = datasets.make_classification(
        n_samples=50, n_classes=3, n_clusters_per_class=2, n_informative=2)
    print(X1.shape)
except Exception as e:
    print('error:{}'.format(e))
# 下面错误信息n_classes * n_clusters_per_class must be smaller or equal 2 ** n_informative，

# 当n_clusters_per_class=2时，意味着该生成随机数的n_classes应该小于2，可以理解成一分类或二分类

error:n_classes * n_clusters_per_class must be smaller or equal 2 ** n_informative

import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline

plt.figure(figsize=(10, 10))

plt.subplot(221)
plt.title("One informative feature, one cluster per class", fontsize=12)
X1, y1 = datasets.make_classification(n_samples=1000, random_state=1, n_features=2, n_redundant=0, n_informative=1,
                                      n_clusters_per_class=1)
plt.scatter(X1[:, 0], X1[:, 1], marker='*', c=y1)

plt.subplot(222)
plt.title("Two informative features, one cluster per class", fontsize=12)
X1, y1 = datasets.make_classification(n_samples=1000, random_state=1, n_features=2, n_redundant=0, n_informative=2,
                                      n_clusters_per_class=1)
plt.scatter(X1[:, 0], X1[:, 1], marker='*', c=y1)

plt.subplot(223)
plt.title("Two informative features, two clusters per class", fontsize=12)
X1, y1 = datasets.make_classification(
    n_samples=1000, random_state=1, n_features=2, n_redundant=0, n_informative=2)
plt.scatter(X1[:, 0], X1[:, 1], marker='*', c=y1)


plt.subplot(224)
plt.title("Multi-class, two informative features, one cluster",
          fontsize=12)
X1, y1 = datasets.make_classification(n_samples=1000, random_state=1, n_features=2, n_redundant=0, n_informative=2,
                                      n_clusters_per_class=1, n_classes=4)
plt.scatter(X1[:, 0], X1[:, 1], marker='*', c=y1)
plt.show()

1.2 1.1.2 make_multilabel_classification()

X1, y1 = datasets.make_multilabel_classification(
    n_samples=1000, n_classes=4, n_features=2, random_state=1)
datasets.make_multilabel_classification()
print('样本维度:{}'.format(X1.shape))
# 一个样本可能有多个标记

print(y1[0:5, :])

样本维度:(1000, 2)
[[1 1 0 0]
 [0 0 0 0]
 [1 1 0 0]
 [0 0 0 1]
 [0 0 0 0]]

plt.scatter(X1[:, 0], X1[:, 1], marker='*', c=y1)
plt.show()

1.3 1.1.3 make_regression()

import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
from sklearn import datasets
X1, y1 = datasets.make_regression(n_samples=500, n_features=1, noise=20)
plt.scatter(X1, y1, color='r', s=10, marker='*')
plt.show()

1.4 1.1.4 make_blobs

# 生成3个簇的中心点
centers = [[1, 1], [-1, -2], [1, -2]]
X1, y1 = datasets.make_blobs(

n_samples=1500, centers=centers, n_features=2, random_state=1, shuffle=False, cluster_std=0.5)
print('样本维度:{}'.format(X1.shape))
# plt.scatter(X1[0:500, 0], X1[0:500, 1], s=10, label='cluster1')

# plt.scatter(X1[500:1000, 0], X1[500:1000, 1], s=10, label='cluster2')

# plt.scatter(X1[1000:1500, 0], X1[1000:1500, 1], s=10, label='cluster3')

plt.scatter(X1[:, 0], X1[:, 1], marker='*', c=y1)

plt.show()

样本维度:(1500, 2)

1.5 1.1.5 make_circles()

X1, y1 = datasets.make_circles(
    n_samples=1000, random_state=1, factor=0.5, noise=0.1)
print('样本维度:{}'.format(X1.shape))
plt.scatter(X1[:, 0], X1[:, 1], marker='*', c=y1)

plt.title('make_circles()', fontsize=20)

plt.show()

样本维度:(1000, 2)

1.6 1.1.6 make_moons

X1, y1 = datasets.make_moons(n_samples=1000, noise=0.1, random_state=1)
print('样本维度:{}'.format(X1.shape))
plt.scatter(X1[:, 0], X1[:, 1], marker='*', c=y1)

plt.title('make_moons()', fontsize=20)

plt.show()

样本维度:(1000, 2)

二、1.2 skleran自带数据集

方法	描述	用途
load_iris()	鸢尾花数据集	用于分类或聚类
load_digits()	手写数字数据集	用于分类
load_breast_cancer()	乳腺癌数据集	用于分类
load_boston()	波士顿房价数据集	用于回归
load_linnerud()	体能训练数据集	用于回归
load_sample_image(name)	图像数据集

# 鸢尾花数据集
iris = datasets.load_iris()
iris['target_names']

array(['setosa', 'versicolor', 'virginica'], dtype='<U10')

# 手写数字数据集
digits = datasets.load_digits()
digits['target_names']

array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])

# 乳腺癌数据集
breast = datasets.load_breast_cancer()
breast['target_names']

array(['malignant', 'benign'], dtype='<U9')

# 波士顿房价数据集
boston = datasets.load_boston()
boston['feature_names']

array(['CRIM', 'ZN', 'INDUS', 'CHAS', 'NOX', 'RM', 'AGE', 'DIS', 'RAD',
       'TAX', 'PTRATIO', 'B', 'LSTAT'], dtype='<U7')

# 体能训练数据集
linnerud = datasets.load_linnerud()
linnerud['feature_names']

['Chins', 'Situps', 'Jumps']

# 图像数据集
china = datasets.load_sample_image('china.jpg')
plt.axis('off')
plt.title('中国颐和园图像', fontproperties=font, fontsize=20)
plt.imshow(china)
plt.show()

三、1.3 导入UCI官网数据

UCI官网：http://archive.ics.uci.edu/ml/datasets.html

df = pd.read_csv(
    'http://archive.ics.uci.edu/ml/machine-learning-databases/iris/iris.data', header=None)
# 取出前100行的第五列即生成标记向量

y = df.iloc[0:100, 4].values

# 如果标记为'Iris-versicolor'则赋值1，否则赋值-1

y = np.where(y == 'Iris-versicolor', 1, -1)
# 取出前100行的第一列和第三列的特征即生成特征向量

X = df.iloc[:, [2, 3]].values
plt.scatter(X[:50, 0], X[:50, 1], color='b', s=50, marker='x', label='山鸢尾')

plt.scatter(X[50:100, 0], X[50:100, 1], color='r',

s=50, marker='o', label='杂色鸢尾')

plt.scatter(X[100:150, 0], X[100:150, 1], color='g',

s=50, marker='*', label='维吉尼亚鸢尾')

plt.xlabel('花瓣长度', fontproperties=font, fontsize=15)

plt.ylabel('花瓣宽度', fontproperties=font, fontsize=15)

plt.title('花瓣长度-花瓣宽度', fontproperties=font, fontsize=20)

plt.legend(prop=font)

plt.show()

四、1.4 导入天池比赛csv数据

本次以天池比赛中的葡萄酒质量研究的数据为例，下载地址：https://tianchi.aliyun.com/dataset/dataDetail?dataId=44

上图可以看出，葡萄酒质量的数据是存放在.csv文件当中，我们首先把csv文件下载到本地，然后可以使用pandas做处理。

# csv可以看成普通文本文件，pandas可以使用read_csv读取
df = pd.read_csv('winequality-red.csv')
df[:2]

	fixed acidity;"volatile acidity";"citric acid";"residual sugar";"chlorides";"free sulfur dioxide";"total sulfur dioxide";"density";"pH";"sulphates";"alcohol";"quality"
0	7.4;0.7;0;1.9;0.076;11;34;0.9978;3.51;0.56;9.4;5
1	7.8;0.88;0;2.6;0.098;25;67;0.9968;3.2;0.68;9.8;5

# sep参数相当于规定csv文件数据的分隔符
df = pd.read_csv('winequality-red.csv', sep=';')
df[:2]

	fixed acidity	volatile acidity	citric acid	residual sugar	chlorides	free sulfur dioxide	total sulfur dioxide	density	pH	sulphates	alcohol	quality
0	7.4	0.70	0.0	1.9	0.076	11.0	34.0	0.9978	3.51	0.56	9.4	5
1	7.8	0.88	0.0	2.6	0.098	25.0	67.0	0.9968	3.20	0.68	9.8	5

# 获取特征值
X = df.iloc[:2, :-1].values
X

array([[ 7.4   ,  0.7   ,  0.    ,  1.9   ,  0.076 , 11.    , 34.    ,
         0.9978,  3.51  ,  0.56  ,  9.4   ],
       [ 7.8   ,  0.88  ,  0.    ,  2.6   ,  0.098 , 25.    , 67.    ,
         0.9968,  3.2   ,  0.68  ,  9.8   ]])

# 获取标记值
y = df.iloc[:2, -1].values
y

array([5, 5])