机器学习K-近邻算法

简介: 机器学习K-近邻算法

1 什么是K-近邻算法

  • 根据你的“邻居”来推断出你的类别

2 K-近邻算法(KNN)概念

K Nearest Neighbor算法又叫KNN算法,这个算法是机器学习里面一个比较经典的算法, 总体来说KNN算法是相对比较容易理解的算法

  • 定义

如果一个样本在特征空间中的k个最相似(即特征空间中最邻近)的样本中的大多数属于某一个类别,则该样本也属于这个类别。

来源:KNN算法最早是由Cover和Hart提出的一种分类算法

  • 距离公式

两个样本的距离可以通过如下公式计算,又叫欧式距离 ,关于距离公式会在后面进行讨论

3 电影类型分析

假设我们现在有几部电影

其中? 9号电影不知道类别,如何去预测?我们可以利用K近邻算法的思想

分别计算每个电影和被预测电影的距离,然后求解

4 KNN算法流程总结

1)计算已知类别数据集中的点与当前点之间的距离

2)按距离递增次序排序

3)选取与当前点距离最小的k个点

4)统计前k个点所在的类别出现的频率

5)返回前k个点出现频率最高的类别作为当前点的预测分类

5 K值选择说明

  • 举例说明:

  • K值过小:
  • 容易受到异常点的影响
  • k值过大:
  • 受到样本均衡的问题

K值选择问题,李航博士的一书「统计学习方法」上所说:

“学习”近似误差会减小,只有与输入实例较近或相似的训练实例才会对预测结果起作用,与此同时带来的问题是“学习”的估计误差会增大,

换句话说,K值的减小就意味着整体模型变得复杂,容易发生过拟合;

选择较大的K值,就相当于用较大领域中的训练实例进行预测,

其优点是可以减少学习的估计误差,但缺点是学习的近似误差会增大。这时候,与输入实例较远(不相似的)训练实例也会对预测器作用,使预测发生错误。

且K值的增大就意味着整体的模型变得简单。

K=N(N为训练样本个数),则完全不足取,

因为此时无论输入实例是什么,都只是简单的预测它属于在训练实例中最多的类,模型过于简单,忽略了训练实例中大量有用信息。

在实际应用中,K值一般取一个比较小的数值,例如采用交叉验证法(简单来说,就是把训练数据在分成两组:训练集和验证集)来选择最优的K值。

  • 近似误差:
  • 对现有训练集的训练误差,关注训练集
  • 如果近似误差过小可能会出现过拟合的现象,对现有的训练集能有很好的预测,但是对未知的测试样本将会出现较大偏差的预测。
  • 模型本身不是最接近最佳模型。
  • 估计误差

  • 可以理解为对测试集的测试误差,关注测试集,
  • 估计误差小说明对未知数据的预测能力好,
  • 模型本身最接近最佳模型。

5.1 小结

  • KNN中K值大小选择对模型的影响【知道】
  • K值过小:
  • 容易受到异常点的影响
  • 容易过拟合
  • k值过大:
  • 受到样本均衡的问题
  • 容易欠拟合
  • 近似误差、估计误差基本概念介绍【了解】
  • 近似误差
  • 对现有训练集的训练误差,关注训练集
  • 估计误差
  • 可以理解为对测试集的测试误差,关注测试集


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