鸢尾花数据画层次聚类树状图Python 鸢尾花数据集特征

鸢尾花的分类

iris数据集的中文名是安德森鸢尾花卉数据集，含有5个key，分别是DESCT，target_name（分类名称，即四个特征值的名称），target（分类，有150个数值，有（0，1，2）三种取值，分别代表三个种类），feature_names（特征名称，三个种类的名称），data（四个特征值，花萼的长、宽，花瓣的长、宽）。 iris包含150个样本，对应数据集的每行数据。每行数据包含每个样本的四个特征和样本的类别信息，所以iris数据集是一个150行5列的二维表。通俗地说，iris数据集是用来给花做分类的数据集，每个样本包含了花萼长度、花萼宽度、花瓣长度、花瓣宽度四个特征（前4列），我们需要建立一个分类器，分类器可以通过样本的四个特征来判断样本属于山鸢尾、变色鸢尾还是维吉尼亚鸢尾（这三个名词都是花的品种）。
一、鸢尾花SVM分类

from sklearn import datasets 
from sklearn import model_selection
from sklearn import svm
from sklearn.naive_bayes import GaussianNB
from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn.linear_model import LinearRegression
import matplotlib.pyplot as plt 

iris = datasets.load_iris()

X = iris.data
y = iris.target
x_train,x_test,y_train,y_test=model_selection.train_test_split(x,y,random_state=1,test_size=0.3)
# 用train_test_split将数据随机分为训练集和测试集，测试集占总数据的30%（test_size=0.3),random_state是随机数种子
# 参数解释：
# x：train_data：所要划分的样本特征集。
# y：train_target：所要划分的样本结果。
# test_size：样本占比，如果是整数的话就是样本的数量。
# random_state：是随机数的种子。
# （随机数种子：其实就是该组随机数的编号，在需要重复试验的时候，保证得到一组一样的随机数。比如你每次都填1，其他参数一样的情况下你得到的随机数组是一样的。但填0或不填，每次都会不一样。
# 随机数的产生取决于种子，随机数和种子之间的关系遵从以下两个规则：种子不同，产生不同的随机数；种子相同，即使实例不同也产生相同的随机数。）
 
#搭建模型，训练SVM分类器
#classifier=svm.SVC(kernel='linear',gamma=0.1,decision_function_shape='ovo',C=0.1)
# kernel='linear'时，为线性核函数，C越大分类效果越好，但有可能会过拟合（defaul C=1）。
classifier=svm.SVC(kernel='rbf',gamma=0.1,decision_function_shape='ovo',C=0.8)
# kernel='rbf'（default）时，为高斯核函数，gamma值越小，分类界面越连续；gamma值越大，分类界面越“散”，分类效果越好，但有可能会过拟合。
# decision_function_shape='ovo'时，为one v one分类问题，即将类别两两之间进行划分，用二分类的方法模拟多分类的结果。
# decision_function_shape='ovr'时，为one v rest分类问题，即一个类别与其他类别进行划分。

#开始训练
classifier.fit(x_train,y_train.ravel())
#调用ravel()函数将矩阵转变成一维数组
# （ravel()函数与flatten()的区别）
# 两者所要实现的功能是一致的（将多维数组降为一维），
# 两者的区别在于返回拷贝（copy）还是返回视图（view），
# numpy.flatten() 返回一份拷贝，对拷贝所做的修改不会影响（reflects）原始矩阵，
# 而numpy.ravel()返回的是视图（view），会影响（reflects）原始矩阵。
 
# 计算svm分类器的准确率
print('SVM-输出训练集的准确率为： %.2f' % classifier.score(x_train, y_train))
print('SVM-输出测试集的准确率为 %.2f' % classifier.score(x_test, y_test))
 
 
# 查看决策函数，可以通过decision_function()实现。decision_function中每一列的值代表距离各类别的距离。
# print('decision_function:\n', classifier.decision_function(x_train))
print('\npredict:\n', classifier.predict(x_train))
 
 
# 绘制图像（数据可视化）
# 1.确定坐标轴范围，x，y轴分别表示两个特征
x1_min, x1_max = x[:, 0].min(), x[:, 0].max()  # 第0列的范围  x[:, 0] "："表示所有行，0表示第1列
x2_min, x2_max = x[:, 1].min(), x[:, 1].max()  # 第1列的范围  x[:, 0] "："表示所有行，1表示第2列
x1, x2 = np.mgrid[x1_min:x1_max:200j, x2_min:x2_max:200j]  # 生成网格采样点（用meshgrid函数生成两个网格矩阵X1和X2）
grid_test = np.stack((x1.flat, x2.flat), axis=1)  # 测试点，再通过stack()函数，axis=1，生成测试点
# .flat 将矩阵转变成一维数组 （与ravel()的区别：flatten：返回的是拷贝
print("grid_test = \n", grid_test)
# print("x = \n",x)
grid_hat = classifier.predict(grid_test)       # 预测分类值
print("grid_hat = \n", grid_hat)
# print(x1.shape())
grid_hat = grid_hat.reshape(x1.shape)  # 使之与输入的形状相同
# 2.指定默认字体
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = [u'SimHei']
mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False 
# 3.绘制
cm_light = mpl.colors.ListedColormap(['#A0FFA0', '#FFA0A0', '#A0A0FF'])
cm_dark = mpl.colors.ListedColormap(['g', 'r', 'b'])
alpha=0.5
plt.pcolormesh(x1, x2, grid_hat, cmap=cm_light) # 预测值的显示
# plt.scatter(x[:, 0], x[:, 1], c=y, edgecolors='k', s=50, cmap=cm_dark)  # 样本
plt.plot(x[:, 0], x[:, 1], 'o', alpha=alpha, color='blue', markeredgecolor='k')
plt.scatter(x_test[:, 0], x_test[:, 1], s=120, facecolors='none', zorder=10)  # 圈中测试集样本
plt.xlabel(u'花萼长度', fontsize=13)
plt.ylabel(u'花萼宽度', fontsize=13)
plt.xlim(x1_min, x1_max)
plt.ylim(x2_min, x2_max)
plt.title(u'鸢尾花SVM二特征分类', fontsize=15)
# plt.grid()
plt.show()

二、鸢尾花k-means聚类
k-means算法介绍参考：
机器学习之K均值算法（K-means）聚类

方法二：鸢尾花k-means聚类
'''
# 2.取特征空间中的4个维度
X = iris.data[:, :4]  
# 3.搭建模型，构造KMeans聚类器，聚类个数为3
estimator = KMeans(n_clusters=3)
#开始聚类训练   
estimator.fit(X)
# 获取聚类标签
label_pred = estimator.labels_ 
# 绘制数据分布图（数据可视化）
plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1], c="red", marker='o', label='see')  
plt.xlabel('petal length')  
plt.ylabel('petal width')  
plt.legend(loc=2)  
plt.show()  
# 绘制k-means结果
x0 = X[label_pred == 0]
x1 = X[label_pred == 1]
x2 = X[label_pred == 2]
plt.scatter(x0[:, 0], x0[:, 1], c="red", marker='o', label='label0')  
plt.scatter(x1[:, 0], x1[:, 1], c="green", marker='*', label='label1')  
plt.scatter(x2[:, 0], x2[:, 1], c="blue", marker='+', label='label2')  
#花瓣的长宽
plt.xlabel('petal length')  
plt.ylabel('petal width')  
plt.legend(loc=2)  
plt.show()

三、鸢尾花线性回归

#获取花萼的长(x)和宽(y)
x = [n[0] for n in iris.data]
y = [n[1] for n in iris.data]
import numpy as np #转换成数组
x = np.array(x).reshape(len(x),1)
y = np.array(y).reshape(len(y),1)
#第二步 导入Sklearn机器学习扩展包中线性回归模型，然后进行训练和预测  
classifier = LinearRegression()
# 开始训练
classifier.fit(x,y)
# 预测(根据花萼长来预测花萼的宽）
pre = classifier.predict(x)

#第三步 画图（数据可视化）
plt.scatter(x,y,s=100)
plt.plot(x,pre,"r-",linewidth=4)
#花萼的长宽
plt.xlabel('calycinal length')  
plt.ylabel('calycinall width')  
for idx, m in enumerate(x):
    plt.plot([m,m],[y[idx],pre[idx]], 'g-')
plt.show()
# 做预测，花萼长度为5.0，预测花萼宽度是多少
print ('[线性回归]花萼长度为5.0，预测花萼宽度是',classifier.predict([[5.0]]))

四、鸢尾花朴素贝叶斯

朴素贝叶斯分类算法参考：

朴素贝叶斯原理分析

X = iris.data
y = iris.target 
# 2.将原始数据集划分成训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = model_selection.train_test_split(X, y,test_size=0.3, random_state=1) 
# 3.搭建模型，训练高斯贝叶斯分类器
classifier = GaussianNB()
#开始训练
classifier.fit(X_train, y_train)
# 4.计算svm分类器的准确率
print('高斯贝叶斯输出训练集的准确率为: %.2f' % classifier.score(X_train, y_train))
print('高斯贝叶斯输出测试集的准确率为: %.2f' % classifier.score(X_test, y_test))