菜鸟笔记Python3——机器学习(二) 手动搭建逻辑回归算法

2017-07-02  本文已影响0人  灵玉真人

参考资料

<PYTHON_MACHINE_LEARNING> chapter3
Maximum margin classifcation with
support vector machines

引言

在上一章逻辑回归算法中,我们已经注意到,逻辑回归 LogisticalRegression线性自适应 Adaline 的区别只在于它们对应的激励函数不同,所以这一章,我们试着自己来构建一个简单的逻辑回归单元

step 1 结构分析

参考感知机单元,我们构建的这个逻辑回归类 应该接受一组训练集,包括一个 nk*的矩阵以及一个n维的列向量 y
这个类应该包括一个求 net_input 的方法来求出 z


一个更新权值并统计损失函数的方法
一个分类器
注意,这个分类器应该以0.5作为阈值

step 2 直接在Adaline的基础上修改代码

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Fri Jun 30 12:57:19 2017

@author: Administrator
"""

import numpy as np
class LogisticalRegression(object):
    """
    LogisticalRegression lassifier.
    Parameters(参数)
    ------------
    eta : float
    Learning rate (between 0.0 and 1.0) 学习效率
    n_iter : int
    Passes over the training dataset(数据集).
    Attributes(属性)
    -----------
    w_ : 1d-array
    Weights after fitting.
    errors_ : list
    Number of misclassifications in every epoch(时间起点).
    """

    def __init__(self, eta=0.01, n_iter=10, C=1.0):
        self.eta = eta
        self.n_iter = n_iter
        self.C = C
    def fit(self, X, y):
        '''
    Fit training data.
    Parameters
    ----------
    X : {array-like}, shape = [n_samples, n_features] X的形式是列表的列表
    Training vectors, where n_samples is the number of samples
    and n_features is the number of features.
    y : array-like, shape = [n_samples]
    Target values.
    Returns
    -------
    self : object
'''
        self.w_ = np.zeros(1 + X.shape[1])
        #X.shape = (100,2),zeros 生成的是列向量
        #self.w_ 是一个(3,1)的矩阵
        # print('X.shape[1]=',X.shape[1])
        self.cost_ =[]
        #self.cost_损失函数 cost_function
        # zeros()创建了一个 长度为 1+X.shape[1] = 1+n_features 的 0数组
        # self.w_ 权向量
        self.errors_ = []
        for i in range(self.n_iter):
            output = self.activation(X)
            '''
            if i==1:
                print(output)
                print(y)
            '''
            # y(100,1) output(100,1),errors(100,1)
            errors = (y - output)

            self.w_[1:] += self.C*self.eta * X.T.dot(errors)
            #   X先取转置(2,100),再矩阵乘法乘以 errors(100,1) X.T.dot(errors) (2,1)
            self.w_[0] += self.C*self.eta * errors.sum()
            cost = (errors**2).sum()
            self.cost_.append(cost)
            '''
            ln_output=np.log(output)
            
            cost = y.dot(ln_output)+(1-y).dot(np.log(1-output))
            self.cost_.append(cost) 
            print(self.cost_)
            '''
        # print(self.w_.shape)
        # print(self.w_)
        # print(X.shape)
        return self

    def net_input(self, X):
        """Calculate net input"""
        #np.dot(A,B)表示矩阵乘法 ,X(100,2) self.w_[1:](2,1)
        #注意 这里每一组 向量x = [x1,x2] 不是 [x1,,,,,,x100]!!!
        #所以得到的 net_input 是(100,1)的矩阵 表示100个样本的net_input
        return (np.dot(X, self.w_[1:])+self.w_[0])

    def activation(self,X):
        """Compute LR activation"""

        return 1/(1+np.exp(-self.net_input(X)))

    def predict(self, X):
        """return class label after unit step"""
        print(self.cost_)
        return np.where(self.activation(X)>= 0.5, 1, 0)

同样用 Iris 数据集来测试一下下~

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Fri Jun 30 14:47:25 2017

@author: Administrator
"""

from LR import LogisticalRegression
from sklearn import datasets
from sklearn.cross_validation import train_test_split
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from PDC import plot_decision_regions
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
Iris = datasets.load_iris()
x = Iris.data[0:100,2:4]
y = Iris.target[0:100]
X_train,X_test,y_train,y_test = train_test_split(
        x,y,test_size=0.3,random_state=0)
sc=StandardScaler()
sc.fit(X_train)
X_train_std = sc.transform(X_train)
X_test_std = sc.transform(X_test)
Lr=LogisticalRegression(n_iter=20,eta=0.01,C=10)
Lr.fit(X_train_std,y_train)
X_combined_std = np.vstack((X_train_std,X_test_std))
y_combined = np.hstack((y_train,y_test))

plot_decision_regions(X=X_combined_std,y=y_combined,
                      classifier=Lr,test_idx=range(70,100)
                      )
'''
plt.scatter(X_test_std[:,0],X_test_std[:,1],c='',edgecolor='0',alpha=1.0,
            linewidths=1,marker='o',s=55,label='test')
'''
plt.xlabel('petal length [standardized]')
plt.ylabel('petal width [standardized]')
plt.legend(loc='upper left')

plt.savefig('Iris.png')
plt.show()

结果如下


ok!

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