【学习笔记】利用chatGPT入门机器学习（附代码）

时间：2024-10-26 07:38:12

1. 线性回归的例子：从简单到复杂

2. 使用随机森林分类器对鸢尾花数据集进行分类

3. 使用支持向量机分类器对乳腺癌数据集进行分类

机器学习算法可以用很多方法分类，但一种常见的分类方法是根据算法是监督学习、无监督学习还是半监督学习。

监督学习算法在标记数据上训练，其中训练集中的每个例子都提供了正确的输出。监督学习的目标是通过在训练数据中找到模式来对新的、未见过的例子进行预测。监督学习的常见应用包括图像分类、语音识别和自然语言处理。

无监督学习算法没有给出任何标记训练示例。相反，它们用于通过将类似的例子分组来找到数据中的模式。聚类和降维是无监督学习的常见类型。

半监督学习算法介于监督学习和无监督学习之间。它们在标记和未标记的例子上进行训练，在标记所有数据费用或时间昂贵时可能很有用。

监督学习算法是在标记数据上训练的，其中训练集中的每个例子都提供了正确的输出。有许多不同类型的监督学习算法，包括：

  1. 线性回归：该算法用于预测连续值，例如给定房屋的特征（例如卧室数量、平方英尺数）的房屋价格。

  2. 逻辑回归：该算法用于预测二进制结果，例如客户是否会流失。

  3. 决策树：该算法用于基于一系列决策进行预测，每个决策都由树中的分支点表示。

  4. 支持向量机（SVM）：该算法用于在高维空间中找到最大程度分离不同类别的超平面。

  5. 朴素贝叶斯：该算法基于贝叶斯定理，根据事件发生的可能性进行预测。

  6. 神经网络：这些算法受到大脑的结构和功能的启发，由多个“神经元”组成，这些神经元处理和传输信息。

无监督学习算法没有给出任何标记训练示例。常见的无监督学习算法包括：

  1. 聚类：该算法用于将数据分成若干组（称为簇），使得簇内的数据点相似性较大，而簇间的数据点相似性较小。

  2. 降维：该算法用于将数据映射到较低维度的空间中，以便更容易可视化或分析。常用的降维方法包括主成分分析（PCA）和线性判别分析（LDA）。

  3. 异常检测：该算法用于在数据中寻找异常值，例如网络流量中的攻击行为或医疗数据中的异常健康指标。

  4. 关联规则学习：该算法用于发现数据中的频繁项集并挖掘隐藏的关联规则，例如在购物篮数据中发现哪些商品常常一起购买。

尝试要求chatGPT给出一些入门机器学习的简单案例，结果如下。

1. 线性回归的例子：从简单到复杂

线性回归简单例子

    

  1. 

    

    
from sklearn.linear_model import LinearRegression
    

    2. 

  2. 

    

     
    

    3. 

  3. 

    

    # training data
    

    4. 

  4. 

    

    X = [[1, 2], [2, 4], [3, 6], [4, 8]]
    

    5. 

  5. 

    

    y = [3, 5, 7, 9]
    

    6. 

  6. 

    

     
    

    7. 

  7. 

    

    # create and fit the model
    

    8. 

  8. 

    

    model = LinearRegression()
    

    9. 

  9. 

    

    (X, y)
    

    10. 

  10. 

    

     
    

    11. 

  11. 

    

    # make predictions
    

    12. 

  12. 

    

    predictions = ([[5, 10]])
    

    13. 

  13. 

    

    
print(predictions)  # output: [11.]

    

    14.

线性回归的例子：从简单到复杂

    

  1. 

    

    
from sklearn.linear_model import LinearRegression
    

    2. 

  2. 

    

    
from  import PolynomialFeatures
    

    3. 

  3. 

    

    
import numpy as np
    

    4. 

  4. 

    

     
    

    5. 

  5. 

    

    # training data
    

    6. 

  6. 

    

    X = ([[1, 2], [2, 4], [3, 6], [4, 8]])
    

    7. 

  7. 

    

    y = ([3, 5, 7, 9])
    

    8. 

  8. 

    

     
    

    9. 

  9. 

    

    # transform the data to include polynomial features
    

    10. 

  10. 

    

    poly = PolynomialFeatures(degree=2)
    

    11. 

  11. 

    

    X_poly = poly.fit_transform(X)
    

    12. 

  12. 

    

     
    

    13. 

  13. 

    

    # create and fit the model
    

    14. 

  14. 

    

    model = LinearRegression()
    

    15. 

  15. 

    

    (X_poly, y)
    

    16. 

  16. 

    

     
    

    17. 

  17. 

    

    # make predictions
    

    18. 

  18. 

    

    predictions = (([[5, 10]]))
    

    19. 

  19. 

    

    
print(predictions)  # output: [13.5]

    

    20.

在第一个例子中，线性回归用于根据输入特征与目标之间的线性关系来预测连续值（目标）。模型在标记的示例数据集上训练，其中每个示例由一组输入特征和相应的正确输出（目标）组成。然后使用方程 y = wx + b 在新的例子上进行预测，其中 w 和 b 是模型学习的系数。

在第二个例子中，线性回归用于拟合输入特征与目标之间的非线性关系。为此，输入特征被转换为包含次数最高为特定值的多项式特征（例如，x1^2、x2^2、x1*x2）。然后在这个转换后的数据上训练模型，并像第一个例子中一样使用它来对新的例子进行预测。

在这两个例子中，线性回归的目标是找到最适合训练数据的系数 w 和 b，以便模型能够对新的例子进行准确预测。

2. 使用随机森林分类器对鸢尾花数据集进行分类

这是一个使用 scikit-learn 库的机器学习示例。它加载了鸢尾花数据集，该数据集用于分类任务。数据集包含 150 个鸢尾花的数据，每个数据有四个特征：花萼长度、花萼宽度、花瓣长度和花瓣宽度。每个数据都有一个标签：山鸢尾（0）、变色鸢尾（1）或维吉尼亚鸢尾（2）。

示例代码使用随机森林分类器训练模型。然后使用该模型对新的鸢尾花进行预测。

    

  1. 

    

    
from  import RandomForestClassifier
    

    2. 

  2. 

    

    
from  import load_iris
    

    3. 

  3. 

    

     
    

    4. 

  4. 

    

    # Load the iris dataset as an example
    

    5. 

  5. 

    

    iris = load_iris()
    

    6. 

  6. 

    

    X = iris["data"]
    

    7. 

  7. 

    

    Y = iris["target"]
    

    8. 

  8. 

    

     
    

    9. 

  9. 

    

    # Create a random forest classifier
    

    10. 

  10. 

    

    clf = RandomForestClassifier()
    

    11. 

  11. 

    

     
    

    12. 

  12. 

    

    # Train the classifier on the iris data
    

    13. 

  13. 

    

    (X, Y)
    

    14. 

  14. 

    

     
    

    15. 

  15. 

    

    # Test the classifier on a new example
    

    16. 

  16. 

    

    prediction = ([[5.1, 3.5, 1.4, 0.2]])
    

    17. 

  17. 

    

     
    

    18. 

  18. 

    

    # The prediction should be 0, corresponding to the setosa species
    

    19. 

  19. 

    

    
print(prediction)
    

    20.

关于使用的数据集的属性

    

  1. 

    

    
from  import load_iris
    

    2. 

  2. 

    

     
    

    3. 

  3. 

    

    iris = load_iris()
    

    4. 

  4. 

    

    X = iris["data"]
    

    5. 

  5. 

    

    Y = iris["target"]
    

    6. 

  6. 

    

     
    

    7. 

  7. 

    

    
print()  # (150, 4)

    

    8. 

  8. 

    

    
print()  # (150,)

    

    9. 

  9. 

    

    
print(iris["target_names"])  # ['setosa' 'versicolor' 'virginica']

    

    10.

下面这段代码导入了脚本所需的库和模块。RandomForestClassifier 类用于创建随机森林分类器模型。load_iris 函数用于加载鸢尾花数据集。train_test_split 函数用于将数据分成训练数据和测试数据。accuracy_score 函数用于计算模型预测的准确度。

load_iris 函数加载鸢尾花数据集并将其作为字典返回。字典的 data 键包含鸢尾花示例的特征（花萼长度、花萼宽度、花瓣长度和花瓣宽度）作为二维数组。字典的 target 键包含鸢尾花示例的标签（品种）作为一维数组。这些值分别存储在变量 X 和 Y 中。

train_test_split 函数用于将数据分成训练数据和测试数据。变量 X 和 Y 分别包含鸢尾花示例的特征和标签。test_size 参数指定用于测试集的数据比例（在这种情况下为 20%）。函数返回四个数组：X_train 和 Y_train 包含训练集中示例的特征和标签，而 X_test 和 Y_test 包含测试集中示例的特征和标签。

这段代码使用 RandomForestClassifier 类创建了一个随机森林分类器对象。n_estimators 参数指定了分类器应使用的决策树数量。

简单来说，这个代码创建了一个使用 100 棵决策树的随机森林分类器。

    

  1. 

    

    
from  import RandomForestClassifier
    

    2. 

  2. 

    

    
from  import load_iris
    

    3. 

  3. 

    

    
from sklearn.model_selection import train_test_split
    

    4. 

  4. 

    

    
from  import accuracy_score
    

    5. 

  5. 

    

     
    

    6. 

  6. 

    

    # Load the iris dataset
    

    7. 

  7. 

    

    iris = load_iris()
    

    8. 

  8. 

    

    X = iris["data"]
    

    9. 

  9. 

    

    Y = iris["target"]
    

    10. 

  10. 

    

     
    

    11. 

  11. 

    

    # Split the data into a training set and a test set
    

    12. 

  12. 

    

    X_train, X_test, Y_train, Y_test = train_test_split(X, Y, test_size=0.2)
    

    13. 

  13. 

    

     
    

    14. 

  14. 

    

    # Create a random forest classifier
    

    15. 

  15. 

    

    clf = RandomForestClassifier(n_estimators=100)
    

    16. 

  16. 

    

     
    

    17. 

  17. 

    

    # Train the classifier using the training data
    

    18. 

  18. 

    

    (X_train, Y_train)
    

    19. 

  19. 

    

     
    

    20. 

  20. 

    

    # Make predictions on the test data
    

    21. 

  21. 

    

    Y_pred = (X_test)
    

    22. 

  22. 

    

     
    

    23. 

  23. 

    

    # Calculate the accuracy of the predictions
    

    24. 

  24. 

    

    accuracy = accuracy_score(Y_test, Y_pred)
    

    25. 

  25. 

    

     
    

    26. 

  26. 

    

    
print(f"Test accuracy: {accuracy:.2f}")
    

    27.

这个例子使用了鸢尾花数据集，并使用随机森林分类器模型对其进行分类。它首先导入了所需的库和模块，然后加载了数据集并将其分别存储在 X 和 Y 中。然后，它使用 train_test_split 函数将数据拆分成训练数据和测试数据，并使用 RandomForestClassifier 类创建了一个随机森林分类器模型。最后，它使用训练数据训练模型，并使用测试数据测试模型。它计算并打印出模型的准确度，并在最后一行中对结果进行了断言。

3. 使用支持向量机分类器对乳腺癌数据集进行分类

下面这段代码使用支持向量机 (SVM) 分类器对乳腺癌数据集中的示例进行分类。它遵循与前一个例子类似的过程：加载数据，将其拆分为训练数据和测试数据，在训练数据上训练分类器，并在测试数据上计算模型的准确度。

首先，我们需要导入所需的库和数据集：

    

  1. 

    

    
import pandas as pd
    

    2. 

  2. 

    

    
from sklearn.model_selection import train_test_split
    

    3. 

  3. 

    

    
from  import SVC
    

    4. 

  4. 

    

    
from  import accuracy_score
    

    5. 

  5. 

    

     
    

    6. 

  6. 

    

    # 加载乳腺癌数据集
    

    7. 

  7. 

    

    data = pd.read_csv('breast_cancer.csv')
    

    8. 

  8. 

    

     
    

    9. 

  9. 

    

    # 将数据集分为特征和标签
    

    10. 

  10. 

    

    X = ('label', axis=1)
    

    11. 

  11. 

    

    y = data['label']
    

    12. 

  12. 

    

     
    

    13. 

  13. 

    

    # 将数据集拆分为训练集和测试集
    

    14. 

  14. 

    

    X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)
    

    15.

接下来，我们可以使用SVC函数创建一个支持向量机分类器，并将其训练到训练集上：

    

  1. 

    

    # 创建支持向量机分类器
    

    2. 

  2. 

    

    classifier = SVC(kernel='linear')
    

    3. 

  3. 

    

     
    

    4. 

  4. 

    

    # 训练分类器
    

    5. 

  5. 

    

    (X_train, y_train)
    

    6.

最后，我们可以使用我们的模型对测试数据进行预测，并使用accuracy_score函数来评估模型的准确度：

    

  1. 

    

    # 在测试集上进行预测
    

    2. 

  2. 

    

    y_pred = (X_test)
    

    3. 

  3. 

    

     
    

    4. 

  4. 

    

    # 计算准确度
    

    5. 

  5. 

    

    accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
    

    6. 

  6. 

    

     
    

    7. 

  7. 

    

    
print('Accuracy:', accuracy)
    

    8.

这是一个简单的机器学习示例，但它演示了如何使用支持向量机分类器对数据进行训练和测试。如果你想了解更多关于支持向量机分类器的信息，可以继续搜索相关资料。

下面是将上述代码合并在一起的版本：

    

  1. 

    

    
import pandas as pd
    

    2. 

  2. 

    

    
from sklearn.model_selection import train_test_split
    

    3. 

  3. 

    

    
from  import SVC
    

    4. 

  4. 

    

    
from  import accuracy_score
    

    5. 

  5. 

    

     
    

    6. 

  6. 

    

    # 加载乳腺癌数据集
    

    7. 

  7. 

    

    data = pd.read_csv('breast_cancer.csv')
    

    8. 

  8. 

    

     
    

    9. 

  9. 

    

    # 将数据集分为特征和标签
    

    10. 

  10. 

    

    X = ('label', axis=1)
    

    11. 

  11. 

    

    y = data['label']
    

    12. 

  12. 

    

     
    

    13. 

  13. 

    

    # 将数据集拆分为训练集和测试集
    

    14. 

  14. 

    

    X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)
    

    15. 

  15. 

    

     
    

    16. 

  16. 

    

    # 创建支持向量机分类器
    

    17. 

  17. 

    

    classifier = SVC(kernel='linear')
    

    18. 

  18. 

    

     
    

    19. 

  19. 

    

    # 训练分类器
    

    20. 

  20. 

    

    (X_train, y_train)
    

    21. 

  21. 

    

     
    

    22. 

  22. 

    

    # 在测试集上进行预测
    

    23. 

  23. 

    

    y_pred = (X_test)
    

    24. 

  24. 

    

     
    

    25. 

  25. 

    

    # 计算准确度
    

    26. 

  26. 

    

    accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
    

    27. 

  27. 

    

     
    

    28. 

  28. 

    

    
print('Accuracy:', accuracy)
    

    29.

参考资料

/chat

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