【weka】分类，cross-validation，数据

时间：2024-05-05 09:33:20

一、分类classifier

　　如何利用weka里的类对数据集进行分类，要对数据集进行分类，第一步要指定数据集中哪一列做为类别，如果这一步忘记了（事实上经常会忘记）会出现“Class index is negative (not set)!”这个错误，设置某一列为类别用Instances类的成员方法setClassIndex，要设置最后一列为类别则可以用Instances类的numAttributes()成员方法得到属性的个数再减1。

　　然后选择分类器，比较常用的分类器有J48，NaiveBayes，SMO（LibSVM有Java版的，可以在weka中使用，但要设置路径）,训练分类器使用J48的buildClassifier（注意J48还有别的分类器它们都继承自Classifier类，使用方法都差不多），分类数据用J48类中的classifyInstance方法，例中使用的数据集为contact-lenses.arff，分类结果为2.0，结果为2.0的原因是：首先用文本编辑器打开数据集，有一行为@attribute contact-lenses {soft, hard, none}，而第一个样本为young, myope, no, reduced, none，最后一列为类别，也就是contact-lences为类别，第一个样本的类别为none，在属性说明中none为第二个所以为2.0（从0开始数）。

二、评估Evaluation

　　Evaluation类，这次只讲一下最简单的用法，首先初始化一个Evaluation对象，Evaluation类没有无参的构造函数，一般用Instances对象作为构造函数的参数。

如果没有分开训练集和测试集，可以使用Cross Validation方法，Evaluation中crossValidateModel方法的四个参数分别为，第一个是分类器，第二个是在某个数据集上评价的数据集，第三个参数是交叉检验的次数（10是比较常见的），第四个是一个随机数对象。

如果有训练集和测试集，可以使用Evaluation 类中的evaluateModel方法，方法中的参数为：第一个为一个训练过的分类器，第二个参数是在某个数据集上评价的数据集。例中我为了简单用训练集再次做为测试集，希望大家不会糊涂。

提醒大家一下，使用crossValidateModel时，分类器不需要先训练，这其实也应该是常识了。

Evaluation中提供了多种输出方法，大家如果用过weka软件，会发现方法输出结果与软件中某个显示结果的是对应的。例中的三个方法toClassDetailsString，toSummaryString，toMatrixString比较常用。

三、特征选择AttributeSelection

　　用AttributeSelection进行特征选择，它需要设置3个方面，第一：对属性评价的类（自己到Weka软件里看一下，英文Attribute Evaluator），第二：搜索的方式（自己到Weka软件里看一下，英文Search Method），第三：就是你要进行特征选择的数据集了。最后调用Filter的静态方法userFilter，感觉写的都是废话，一看代码就明白了。唯一值得一说的也就是别把AttributeSelection的包加错了，代码旁边有注释。

package org.ml;

import java.io.BufferedReader;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.FileReader;

import java.io.IOException;

import java.util.Random;

import weka.attributeSelection.CfsSubsetEval;

import weka.attributeSelection.GreedyStepwise;

import weka.classifiers.Classifier;

import weka.classifiers.Evaluation;

import weka.classifiers.meta.AttributeSelectedClassifier;

import weka.classifiers.trees.J48;

import weka.core.Instances;

import weka.filters.Filter;

import weka.filters.supervised.attribute.AttributeSelection;

public class Test {

    public static Instances getFileInstances(String fileName)

            throws FileNotFoundException, IOException {

        Instances m_Instances = new Instances(new BufferedReader(

                new FileReader(fileName)));

        m_Instances.setClassIndex(m_Instances.numAttributes() - 1);

        return m_Instances;

    }

    public static Evaluation crossValidation(Instances m_Instances,

            Classifier classifier, int numFolds) throws Exception {

        Evaluation evaluation = new Evaluation(m_Instances);

        evaluation.crossValidateModel(classifier, m_Instances, numFolds,

                new Random(1));

        return evaluation;

    }

    public static Evaluation evaluateTestData(Instances m_Instances, Classifier classifier) throws Exception {

        int split = (int) (m_Instances.numInstances() * 0.6);

        Instances traindata = new Instances(m_Instances, 0, split);

        Instances testdata = new Instances(m_Instances, split, m_Instances.numInstances() - split);

        classifier.buildClassifier(traindata);

        //下面一行是m_Instances,或traindata，或testdata都没关系，因为Evaluation构造方法要的只是instance的结构，比如属性

        Evaluation evaluation = new Evaluation(m_Instances);

        evaluation.evaluateModel(classifier, testdata);

        return evaluation;

    }

    public static Instances selectAttrUseFilter(Instances m_Instances) throws Exception {

        AttributeSelection filter = new AttributeSelection();

        filter.setEvaluator(new CfsSubsetEval());

        filter.setSearch(new GreedyStepwise());

        filter.setInputFormat(m_Instances);

        return Filter.useFilter(m_Instances, filter);

    }

    public static void selectAttrUseMC(Instances m_Instances, Classifier base) throws Exception {

        AttributeSelectedClassifier classifier = new AttributeSelectedClassifier();

        classifier.setClassifier(base);

        classifier.setEvaluator(new CfsSubsetEval());

        classifier.setSearch(new GreedyStepwise());

        Evaluation evaluation = new Evaluation(m_Instances);

        evaluation.crossValidateModel(classifier, m_Instances, 10, new Random(1));

        System.out.println(evaluation.toSummaryString());

    }

    public static void printEvalDetail(Evaluation evaluation) throws Exception {

        System.out.println(evaluation.toClassDetailsString());

        System.out.println(evaluation.toSummaryString());

        System.out.println(evaluation.toMatrixString());

    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Instances data = getFileInstances("C:\\Program Files\\Weka-3-7\\data\\soybean.arff");

        //交叉验证

        Evaluation crossEvaluation = crossValidation(data, new J48(), 10);

        printEvalDetail(crossEvaluation);

        System.out.println("=====================================");

        //一般分类器分类，部分数据用于train，部分用于test

        Evaluation testEvaluation = evaluateTestData(data, new J48());

        printEvalDetail(testEvaluation);

        System.out.println("=====================================");

        //特征筛选

        Instances newData = selectAttrUseFilter(data);

        System.out.println("Oral data:" + data.numAttributes());

        System.out.println("selected data:" + newData.numAttributes());

        testEvaluation = evaluateTestData(newData, new J48());

        printEvalDetail(testEvaluation);

        System.out.println("=====================================");

        selectAttrUseMC(data, new J48());

//        System.out.println("=====================================");

//        J48 classifer = new J48();

//        classifer.buildClassifier(data);

//        for (int i = 0; i < data.numInstances(); i++) {
//　　　　　　　　//输出每个样例被分到的类别，如果是二分，分别表示为0和1

//            System.out.println(data.instance(i) + " === " + classifer.classifyInstance(data.instance(i)));

//        }

    }

}

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