# 3.K近邻——物以类聚 K-nearest neighbor ### 知识树 ![1618324523016](assets/1618324523016.png) ### 怎么区分红豆绿豆? How to distinguish red beans and green beans? ![1618032628458](assets/1618032628458.png) 之前我们构造了一个超平面来解决这个问题,既然超平面可以切分,是不是红豆之间和绿豆之间有着某种关联。即:物以类聚。 如果一个豆过来自然而然的到红豆堆,我们有理由认为它大概率是红豆。 1. 同一标签的样本通常有很多相似的特征。 2. 没进来一个样本,查看它周边的样本是什么类别,那么它就很有可能属于该类别。 那么某个点与其它点距离怎么计算。 ### 距离度量 Distance measure 首先令![1618325180835](assets/1618325180835.png) 度量的方法有: 欧式距离(也称二范数): ![1618325070279](assets/1618325070279.png) > xi里的x减去对应位置的xj里的x,然后全部平方,再求和,然后开根号。 > > 如果两个点之间的距离很远,那么值就会很大 曼哈顿距离(也称一范数/也称城市街区距离): ![1618325099972](assets/1618325099972.png) > 相对上面欧式距离,不需要平方-相加-开根号,只要拿它的绝对值-相加即可 P范数: ![1618325113566](assets/1618325113566.png) > 引出P范数,p=1则是一范数,p=2则是二范数 还有3范数(也称切比雪夫距离/棋盘距离) 最常用的是欧式距离>曼哈顿距离>切比雪夫距离 ### 总结 Summarization 1. K近邻思想:物以类聚 2. K近邻没有显式的训练过程 1. 不需要先训练再预测,直接得到结果 3. 距离度量 1. 欧式距离:两点之间直线 2. 曼哈顿距离:城市街区距离 3. 切比雪夫距离:棋盘距离 ### K值的选择 How to chose K **选择较小的K值** ​ 用较小的邻域进行预测。预测结果对邻近的实例点非常敏感。如果邻近的实例点恰好是噪声,预测就会出错。 **选择较大的K值**: ​ 用较大的邻域进行预测。对于输入实例较远(已经不太相似)的样本点也会对预测起作用,使预测发生错误。 **在应用中**: ​ 先取一个较小的K值,再通过交叉验证法来选取最优的K值 ### 分数表决规则 Majority voting rule 分类决策规则:多数表决 损失函数:![1618403216249](assets/1618403216249.png) ![1618403248798](assets/1618403248798.png) 实心圆内都判断为红色的损失值 ![1618403277362](assets/1618403277362.png) ![1618403284982](assets/1618403284982.png) 实心圆内都判断为蓝色的损失值 ![1618403333677](assets/1618403333677.png) ### K近邻算法 K-nearest neighbor 输入:训练数据T = [(x1, y1),...,(xn,yn)] ![1618403482744](assets/1618403482744.png)实例特征向量x。 1. 根据给定的距离度量,在训练集中找到与x最近的k个点,涵盖这k个点的邻域记作Nk(x) 2. 在Nk(x)中根据分类决策规则(如多少表决)决定x的类别y 输出实例x所属的类别y ![1618403629320](assets/1618403629320.png) ### 总结 Summarization 1. K近邻的思想:物以类聚 2. K近邻没有显式的训练过场 3. 距离度量:欧式距离、曼哈顿距离、切比雪夫距离 4. 分类方式:多数表决规则