Machine Learning-KNN
思路：如果一个样本在特征空间中的k个最相近的样本中大多数属于某个类别，则该样本也属于该类别；
这段话中涉及到KNN的三要素：K、距离度量、决策规则
- K：KNN的算法的结果很大程度取决于K值的选择；
If it's too small, the we gain efficiency but become susceptible to noise and outlier data points.
If it's too large, the we are at risk of over-smoothing our classification results and increasing bias.
- 距离度量：
欧式距离：
\[d(x,y)=\sqrt{\sum_{k=1}^{n}(x_k-y_k)^2}
\]
曼哈顿距离：
\[d(x,y)=\sqrt{\sum_{k=1}^{n}|x_k-y_k|}
\]
- 决策规则：
- 空间中距离越近的点属于一类的可能性就越大；
- 使用前K个样本中多数类别；
算法过程描述：
- 计算测试样本与训练数据之间的距离；
- 得到距离按照递增关系排序；
- 选取距离最小的K个样本；
- 确定选择的K个样本中类别出现的频率；
- 选择出现频率最大的类别作为测试样本的类别；
KNN算法的优缺点：
优点：
- 精度高，对异常值不敏感、无数据输入假定；
- 简单有效，易理解；
缺点：
- 计算复杂度高、空间复杂度高；
- 无法给出任何数据的基础结构信息；
训练简单，测试难；
k-NN更适合低维特征空间，而不适合图片，图片是高维特征空间；
不能进行学习，也就说如果犯错误了，不能变得更聪明；
仅仅依赖于n维空间的distance做分类
KNN算法实现（Python）:
默认：已经获取到训练数据\(dataSet \in R^{m \times n}\)、训练集标签\(labels \in R^n\)、测试样本\(inX \in R^{1 \times n}\)；
def classify(inX, dataSet, labels, k=3):
# 首先计算测试样本与训练数据之间的欧式距离
m = dataSet.shape[0]
diffMat = np.tile(inX, (m, 1)) - dataSet
sqDiffMat = diffMat ** 2
sqDistance = sqDiffMat.sum(dim=1)
distance = sqDistance ** 0.5
# 排序，并选择距离最近的前k中样本中类别数目最多的类别
sortedDistanceIndex = distance.argsort()
classCount = {} # 保存距离最近的前k个样本中的类别个数
for i in range(k):
votelabel = labels[sortedDistanceIndex[i]]
classCount[votelabel] = classCount.get(votelabel, 0) + 1 # 有则返回，无则置0
sortedClassCount = np.sorted(classCount.iteritems(), key=operator.itemgetter(1), reverse=True)
return sortedClassCount[0][0]
sklearn中使用KNN：
# *- coding: utf-8 -*
"""
使用sklearn实现knn
"""
# =====================================
from sklearn import neighbors
from sklearn import datasets
# load dataset
iris = datasets.load_iris()
iris_x = iris.data
iris_y = iris.target
# model
knn = neighbors.KNeighborsClassifier()
# 训练
knn.fit(iris_x, iris_y)
# 预测
predictedLabel = knn.predict(iris_x)
error = sum(abs(predictedLabel - iris_y)) / len(iris_y)
print(error)
