機(jī)器學(xué)習(xí)之線性回歸算法預(yù)測數(shù)據(jù)

線性回歸算法

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概念

線性回歸線性回歸是利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中回歸分析， 來確定兩種或兩種以上變量間相互依賴的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。

理解

有n個(gè)特征數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)果有關(guān)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練出線性回歸模型，給定數(shù)據(jù)，預(yù)測結(jié)果。自變量為特征數(shù)據(jù)，因變量為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

算法導(dǎo)入

from sklearn.linear_model import LinearRegression

線性回歸模型

• 一元線性回歸
  公式：
  

• 多元線性回歸
  公式：
  

參數(shù)理解

x可以理解為特征數(shù)據(jù)，y為要求的結(jié)果數(shù)據(jù)，線性回歸只能求回歸值，只能是數(shù)字結(jié)果。

誤差項(xiàng)分析

• 誤差項(xiàng)可以省略嗎?
  誤差項(xiàng)不可省略，誤差是必然產(chǎn)生的。并且由于產(chǎn)生了誤差項(xiàng)，我們便可以基于誤差的特點(diǎn)來進(jìn)行對線性回歸的參數(shù)估計(jì)的。
• 誤差項(xiàng)有什么特點(diǎn)?
  獨(dú)立同分布。
  每個(gè)樣本點(diǎn)都是獨(dú)立的，在同一個(gè)分布函數(shù)下。
  例：貸款，每個(gè)人與每個(gè)間是沒有聯(lián)系的，貸多少錢完全基于你的工資和其他情況是獨(dú)立的，同分布就是我的這套估計(jì)體系是我人民銀行的估機(jī)體系，也就是說每個(gè)樣本點(diǎn)是在同一個(gè)分布函數(shù)下。

LinearRegression理解

查看LinearRegression參數(shù)定義

def __init__(self,*,fit_intercept=True,normalize="deprecated",copy_X=True,n_jobs=None,positive=False,)

參數(shù)理解

• fit_intercept：是否有截距（是否過原點(diǎn)）
• normalize：是否歸一化（歸一化就是每個(gè)數(shù)據(jù)特征占比相同）
• copy_X：是否復(fù)制x數(shù)據(jù)
• n_jobs：任務(wù)個(gè)數(shù)占比CPU（-1代表所有）

一般不用設(shè)置，默認(rèn)就可。

返回值

• intercept：截距（β0）

(l.intercept_[0],2)

• coef：系數(shù)（也就是β）

(l.coef_[0][0],2),如果有多個(gè)系數(shù)，更改第二個(gè)[0],為相應(yīng)順序，索引從0開始，第二個(gè)為(l.coef_[0][1],2),。

方法

• fit(x,y)：訓(xùn)練模型，x為特征數(shù)據(jù)，y為結(jié)果
  score(x,y)：擬合度，x,y為已知的數(shù)據(jù)及結(jié)果，計(jì)算fit()模型與數(shù)據(jù)的擬合度在[0,1]間，趨于1優(yōu)，趨于0劣
• predict([[]數(shù)據(jù)])：預(yù)測數(shù)據(jù)結(jié)果，括號內(nèi)為二維數(shù)組
• corr()：數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)判斷,若特征數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)的絕對值為r，則
  • r>=0.8，高度相關(guān)
  • 0.5<=r<0.8，中度相關(guān)
  • 0.3<=r<0.5，低度相關(guān)
  • r<0.3，相關(guān)度極弱，可以視為不相關(guān)

基本格式

**
l = LinearRegression()
x=特征數(shù)據(jù)
y=數(shù)據(jù)結(jié)果
l.fit(x,y)
result = l.predict(x1)**
先引用LinearRegression函數(shù)，根據(jù)歷史特征數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)結(jié)果，訓(xùn)練fit()模型，然后預(yù)測x1的回歸結(jié)果result

預(yù)測一元線性回歸數(shù)據(jù)

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問題及理解

問題：給廣告投入和銷售額數(shù)據(jù)，預(yù)測其他廣告投入的銷售額

特征數(shù)據(jù)：廣告投入
類別標(biāo)簽：銷售額
給定的數(shù)據(jù)：

可視化數(shù)據(jù)理解

代碼展示：

import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt
from sklearn.linear_model import LinearRegressiondata = pd.read_csv('data.csv')
co = data.corr()plt.scatter(data.廣告投入,data.銷售額)
plt.show()

運(yùn)行結(jié)果：

數(shù)據(jù)預(yù)測

代碼展示：

import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt
from sklearn.linear_model import LinearRegressiondata = pd.read_csv('data.csv')
co = data.corr()plt.scatter(data.廣告投入,data.銷售額)
plt.show()l = LinearRegression()
# 特征標(biāo)簽
x = data[['廣告投入']]
# 回歸結(jié)果
y = data[['銷售額']]
# # 訓(xùn)練模型
l.fit(x,y)
# 擬合度
corr = data.corr()
re = l.predict(x)
sc = l.score(x,y)
# 截距
inte = round(l.intercept_[0],2)
# 系數(shù)
coef = round(l.coef_[0][0],2)
res = l.predict([[34]])
print(inte,coef)
print(f'一元線性回歸：y={inte}+{coef}*x')
print(f'工資:34,預(yù)測：{res}')

運(yùn)行結(jié)果：
相關(guān)系數(shù)調(diào)試查看：

預(yù)測二元線性回歸數(shù)據(jù)

問題及理解

問題：給體重、年齡和血壓數(shù)據(jù)，預(yù)測其他體重、年齡的血壓

特征數(shù)據(jù)：體重、年齡
類別標(biāo)簽：血壓
給定的數(shù)據(jù)：

數(shù)據(jù)測試

代碼展示：

import pandas as pd
from sklearn.linear_model import LinearRegression
data_2 = pd.read_csv('data2.csv', encoding='gbk')
# print(data_2)
co_2 = data_2.corr()
x_2 = data_2[['體重','年齡']]
y_2 = data_2[['血壓收縮']]
ll = LinearRegression()
ll.fit(x_2,y_2)
# 預(yù)測結(jié)果
re_2 = ll.predict(x_2)
# 擬合度
sc_2 = ll.score(x_2,y_2)
# 截距
in_2 = round(ll.intercept_[0],2)
# 系數(shù)
coef_2 = round(ll.coef_[0][0],2)
coef_2_2 = round(ll.coef_[0][1],2)
print(in_2,coef_2,coef_2_2)
print(f'二元線性回歸：y={in_2}+{coef_2}*x+{coef_2_2}*x2')
# 測試
result = ll.predict([[76,50]])
print(f'體重：70，年齡：50，血壓預(yù)測：{result}')

運(yùn)行結(jié)果：

預(yù)測多元線性回歸數(shù)據(jù)

問題及理解

問題：給age,sex,bmi,bp,s1,s2,s3,s4,s5,s6和target數(shù)據(jù)，預(yù)測其他age,sex,bmi,bp,s1,s2,s3,s4,s5,s6的target

特征數(shù)據(jù)：age,sex,bmi,bp,s1,s2,s3,s4,s5,s6
類別標(biāo)簽：target
給定的數(shù)據(jù)：

數(shù)據(jù)測試

代碼展示：

import pandas as pd
from sklearn.linear_model import LinearRegression
tdata = pd.read_csv('tnb.csv')
# age,sex,bmi,bp,s1,s2,s3,s4,s5,s6,target
# 擬合度
corr = tdata.corr()
l = LinearRegression()# 特征數(shù)據(jù)
x = tdata[["age","sex","bmi","bp","s1","s2","s3","s4","s5","s6"]]
y = tdata[['target']]
l.fit(x,y)
sc = l.score(x,y) #0.51,0.49
print(sc)
inte = round(l.intercept_[0],2)
# 系數(shù)
coef1 = round(l.coef_[0][0],2)
coef2 = round(l.coef_[0][1],2)
coef3 = round(l.coef_[0][2],2)
coef4 = round(l.coef_[0][3],2)
coef5 = round(l.coef_[0][4],2)
coef6 = round(l.coef_[0][5],2)
coef7 = round(l.coef_[0][6],2)
coef8 = round(l.coef_[0][7],2)
coef9 = round(l.coef_[0][8],2)
coef10 = round(l.coef_[0][9],2)
#0.0380759064334241,0.0506801187398187,0.0616962065186885,0.0218723549949558,-0.0442234984244464,-0.0348207628376986,-0.0434008456520269,-0.00259226199818282,0.0199084208763183,-0.0176461251598052
re = l.predict([[0.0380759064334241,0.0506801187398187,0.0616962065186885,0.0218723549949558,-0.0442234984244464,-0.0348207628376986,-0.0434008456520269,-0.00259226199818282,0.0199084208763183,-0.0176461251598052]])
print(f'預(yù)測：{re}')
print(f'線性回歸：y={inte}+{coef1}*x1+{coef2}*x2+{coef3}*x3+{coef4}*x4+{coef5}*x5+{coef6}*x6+{coef7}*x7+{coef8}*x8+{coef9}*x9+{coef10}+*x10')

運(yùn)行結(jié)果：