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1. KNN学习
K近邻(K-Nearest Neighbor,KNN)学习是一种常用的监督学习方法,其工作机制非常简单:给定测试样本,基于某种距离度量找出训练集中与其最靠近的k 个训练样本,然后基于这k 个" 邻居"的信息来进行预测。通常, 在分类任务中可使用"投票法", 即选择这k 个样本中出现最多的类别标记作为预测结果。一句话可以概括为“近朱者赤,近墨者黑”。 KNN没有显式的训练过程,它在训练阶段仅仅是把样本保存起来,在此阶段基本上不会耗费时间。在收到样本后再进行处理,具体处理方式后面会讲到。KNN中最重要的一个参数就是K的取值,K取不同的值,结果可能会有所区别。 接下来,看一看KNN“投票法”的具体使用,如图所示,当K=1时,分类器将测试样本判别为正例;当K=3时,分类器将测试样本判别为负例;当K=5时,分类器又将其判别为正例。由此可见,KNN的选取是非常重要的。 输入:假设训练数据集D现在有m个样本,每个样本对应一个类别y,且每个样本有n个特征,则训练数据集D可以表示为: 前面我们说过,KNN是基于某种距离度量找出训练集中与测试集样本最靠近的k 个训练样本,然后再通过找出的这K个训练样本利用“投票法”来判断测试样本的类别。那么这个距离度量我们一般选择用
L
p
L_p
Lp距离作为其距离度量,其计算公式如下: K值的选择会对KNN算法的辨识结果产生非常大的影响。K值较小时,可能会使整体的模型变的复杂,容易发生过拟合;但是选取的K值较大时,可能会使整体的模型变的简单,容易发生欠拟合。因此,在实际应用中,一般会选取比较小的值,通过实验验证其最优的K值。 3. KNN分类的工作原理总结(1)假设有一个带有类别的的训练样本集D,每个样本包 n 个特征;该样本集中包含每个样本和其所属类别的对应关系,详情参考本文第一个公式。 (2)输入一个类别未知的新样本(测试样本),将新样本的每个特征与训练样本集中样本对应的特征进行比较,其具体过程如下: 1.选取 L p L_p Lp距离(一般默认欧氏距离),计算测试样本与训练样本集中每个样本的欧氏距离。 2.对第一步所求得的欧氏距离进行从小到大的排序,越小表示越相似。 3.选取前K个距离最近的样本数据所对应的类别标签 (3)求解K个分类标签中出现次数最多的类别标签作为测试样本的类别。 4. KNN分类的优缺点优点:模型简单易懂,精度较高,对异常值不敏感,无需训练,无需估计参数。 缺点:计算量大,耗费时间长,每次分类都需要重新计算;无法处理数据集分类不平衡的问题。 参考文献: 1.李航-《统计学习方法》 2.周志华-《机器学习》 注:本文为作者学习相关理论及参考相关书籍和网络分享所做的整理总结,部分内容来源于相关书籍和网络分享,仅限于学习交流,若有侵权,请告知删除。 |
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