You can not select more than 25 topics
Topics must start with a letter or number, can include dashes ('-') and can be up to 35 characters long.
242 lines
11 KiB
242 lines
11 KiB
# Klasyfikatory kuchni 2
|
|
|
|
W tej drugiej lekcji klasyfikacji poznasz więcej sposobów klasyfikacji danych numerycznych. Dowiesz się również o konsekwencjach wyboru jednego klasyfikatora zamiast drugiego.
|
|
|
|
## [Quiz przed wykładem](https://ff-quizzes.netlify.app/en/ml/)
|
|
|
|
### Wymagania wstępne
|
|
|
|
Zakładamy, że ukończyłeś poprzednie lekcje i masz wyczyszczony zestaw danych w folderze `data` o nazwie _cleaned_cuisines.csv_ w katalogu głównym tego folderu z 4 lekcjami.
|
|
|
|
### Przygotowanie
|
|
|
|
Wczytaliśmy do twojego pliku _notebook.ipynb_ wyczyszczony zestaw danych i podzieliliśmy go na ramki danych X i y, gotowe do procesu budowania modelu.
|
|
|
|
## Mapa klasyfikacji
|
|
|
|
Wcześniej poznałeś różne opcje klasyfikacji danych za pomocą ściągawki Microsoftu. Scikit-learn oferuje podobną, ale bardziej szczegółową ściągawkę, która może jeszcze bardziej zawęzić wybór twoich estymatorów (inna nazwa dla klasyfikatorów):
|
|
|
|
|
|
> Wskazówka: [odwiedź tę mapę online](https://scikit-learn.org/stable/tutorial/machine_learning_map/) i klikaj po ścieżce, aby czytać dokumentację.
|
|
|
|
### Plan
|
|
|
|
Ta mapa jest bardzo pomocna, gdy masz jasne zrozumienie swoich danych, ponieważ możesz 'wędrować' jej ścieżkami do decyzji:
|
|
|
|
- Mamy >50 próbek
|
|
- Chcemy przewidzieć kategorię
|
|
- Mamy dane oznaczone
|
|
- Mamy mniej niż 100 tysięcy próbek
|
|
- ✨ Możemy wybrać Linear SVC
|
|
- Jeśli to nie zadziała, ponieważ mamy dane numeryczne
|
|
- Możemy spróbować ✨ KNeighbors Classifier
|
|
- Jeśli to nie zadziała, spróbuj ✨ SVC i ✨ Ensemble Classifiers
|
|
|
|
To bardzo pomocna ścieżka do podążania.
|
|
|
|
## Ćwiczenie - podział danych
|
|
|
|
Podążając tą ścieżką, powinniśmy zacząć od zaimportowania kilku potrzebnych bibliotek.
|
|
|
|
1. Zaimportuj potrzebne biblioteki:
|
|
|
|
```python
|
|
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
|
|
from sklearn.linear_model import LogisticRegression
|
|
from sklearn.svm import SVC
|
|
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier, AdaBoostClassifier
|
|
from sklearn.model_selection import train_test_split, cross_val_score
|
|
from sklearn.metrics import accuracy_score,precision_score,confusion_matrix,classification_report, precision_recall_curve
|
|
import numpy as np
|
|
```
|
|
|
|
1. Podziel dane na treningowe i testowe:
|
|
|
|
```python
|
|
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(cuisines_features_df, cuisines_label_df, test_size=0.3)
|
|
```
|
|
|
|
## Klasyfikator Linear SVC
|
|
|
|
Support-Vector clustering (SVC) jest techniką z rodziny maszyn wektorów nośnych (ang. Support-Vector machines), o których dowiesz się więcej poniżej. W tej metodzie możesz wybrać 'jądro' decydujące, jak grupować etykiety. Parametr 'C' odnosi się do 'regularizacji', która reguluje wpływ parametrów. Jądro może być jednym z [wielu](https://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.svm.SVC.html#sklearn.svm.SVC); tutaj ustawiamy je na 'linear', aby wykorzystać liniowy SVC. Parametr probability domyślnie jest 'false'; tutaj ustawiamy na 'true', aby zebrać oszacowania prawdopodobieństwa. Ustawiamy stan losowy na '0', aby przetasować dane, co pozwala otrzymać prawdopodobieństwa.
|
|
|
|
### Ćwiczenie - zastosuj Linear SVC
|
|
|
|
Zacznij od stworzenia tablicy klasyfikatorów. Będziesz ją stopniowo uzupełniać podczas testów.
|
|
|
|
1. Zacznij od Linear SVC:
|
|
|
|
```python
|
|
C = 10
|
|
# Utwórz różne klasyfikatory.
|
|
classifiers = {
|
|
'Linear SVC': SVC(kernel='linear', C=C, probability=True,random_state=0)
|
|
}
|
|
```
|
|
|
|
2. Naucz model przy użyciu Linear SVC i wydrukuj raport:
|
|
|
|
```python
|
|
n_classifiers = len(classifiers)
|
|
|
|
for index, (name, classifier) in enumerate(classifiers.items()):
|
|
classifier.fit(X_train, np.ravel(y_train))
|
|
|
|
y_pred = classifier.predict(X_test)
|
|
accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
|
|
print("Accuracy (train) for %s: %0.1f%% " % (name, accuracy * 100))
|
|
print(classification_report(y_test,y_pred))
|
|
```
|
|
|
|
Wynik jest całkiem dobry:
|
|
|
|
```output
|
|
Accuracy (train) for Linear SVC: 78.6%
|
|
precision recall f1-score support
|
|
|
|
chinese 0.71 0.67 0.69 242
|
|
indian 0.88 0.86 0.87 234
|
|
japanese 0.79 0.74 0.76 254
|
|
korean 0.85 0.81 0.83 242
|
|
thai 0.71 0.86 0.78 227
|
|
|
|
accuracy 0.79 1199
|
|
macro avg 0.79 0.79 0.79 1199
|
|
weighted avg 0.79 0.79 0.79 1199
|
|
```
|
|
|
|
## Klasyfikator K-Neighbors
|
|
|
|
K-Neighbors należy do rodziny metod "sąsiadów", które można stosować zarówno w uczeniu nadzorowanym, jak i nienadzorowanym. W tej metodzie tworzona jest zdefiniowana liczba punktów, a dane są grupowane wokół tych punktów, tak aby można było przewidzieć uogólnione etykiety dla danych.
|
|
|
|
### Ćwiczenie - zastosuj klasyfikator K-Neighbors
|
|
|
|
Poprzedni klasyfikator działał dobrze z danymi, ale może uzyskamy lepszą dokładność. Spróbuj klasyfikatora K-Neighbors.
|
|
|
|
1. Dodaj linię do tablicy klasyfikatorów (dodaj przecinek po elemencie Linear SVC):
|
|
|
|
```python
|
|
'KNN classifier': KNeighborsClassifier(C),
|
|
```
|
|
|
|
Wynik jest nieco gorszy:
|
|
|
|
```output
|
|
Accuracy (train) for KNN classifier: 73.8%
|
|
precision recall f1-score support
|
|
|
|
chinese 0.64 0.67 0.66 242
|
|
indian 0.86 0.78 0.82 234
|
|
japanese 0.66 0.83 0.74 254
|
|
korean 0.94 0.58 0.72 242
|
|
thai 0.71 0.82 0.76 227
|
|
|
|
accuracy 0.74 1199
|
|
macro avg 0.76 0.74 0.74 1199
|
|
weighted avg 0.76 0.74 0.74 1199
|
|
```
|
|
|
|
✅ Dowiedz się więcej o [K-Neighbors](https://scikit-learn.org/stable/modules/neighbors.html#neighbors)
|
|
|
|
## Klasyfikator Support Vector
|
|
|
|
Klasyfikatory support-vector są częścią rodziny metod [Support-Vector Machine](https://wikipedia.org/wiki/Support-vector_machine) stosowanych do zadań klasyfikacji i regresji. SVM „mapuje przykłady treningowe na punkty w przestrzeni”, aby zmaksymalizować odległość między dwiema kategoriami. Kolejne dane są mapowane do tej przestrzeni, aby można było przewidzieć ich kategorię.
|
|
|
|
### Ćwiczenie - zastosuj Support Vector Classifier
|
|
|
|
Spróbujmy uzyskać nieco lepszą dokładność za pomocą Support Vector Classifier.
|
|
|
|
1. Dodaj przecinek po elemencie K-Neighbors, a następnie dodaj tę linię:
|
|
|
|
```python
|
|
'SVC': SVC(),
|
|
```
|
|
|
|
Wynik jest całkiem dobry!
|
|
|
|
```output
|
|
Accuracy (train) for SVC: 83.2%
|
|
precision recall f1-score support
|
|
|
|
chinese 0.79 0.74 0.76 242
|
|
indian 0.88 0.90 0.89 234
|
|
japanese 0.87 0.81 0.84 254
|
|
korean 0.91 0.82 0.86 242
|
|
thai 0.74 0.90 0.81 227
|
|
|
|
accuracy 0.83 1199
|
|
macro avg 0.84 0.83 0.83 1199
|
|
weighted avg 0.84 0.83 0.83 1199
|
|
```
|
|
|
|
✅ Dowiedz się więcej o [Support-Vectors](https://scikit-learn.org/stable/modules/svm.html#svm)
|
|
|
|
## Klasyfikatory zespołowe (Ensemble)
|
|
|
|
Podążmy ścieżką aż do końca, chociaż poprzedni test był całkiem dobry. Spróbujmy kilku 'klasyfikatorów zespołowych', w szczególności Random Forest i AdaBoost:
|
|
|
|
```python
|
|
'RFST': RandomForestClassifier(n_estimators=100),
|
|
'ADA': AdaBoostClassifier(n_estimators=100)
|
|
```
|
|
|
|
Wynik jest bardzo dobry, szczególnie dla Random Forest:
|
|
|
|
```output
|
|
Accuracy (train) for RFST: 84.5%
|
|
precision recall f1-score support
|
|
|
|
chinese 0.80 0.77 0.78 242
|
|
indian 0.89 0.92 0.90 234
|
|
japanese 0.86 0.84 0.85 254
|
|
korean 0.88 0.83 0.85 242
|
|
thai 0.80 0.87 0.83 227
|
|
|
|
accuracy 0.84 1199
|
|
macro avg 0.85 0.85 0.84 1199
|
|
weighted avg 0.85 0.84 0.84 1199
|
|
|
|
Accuracy (train) for ADA: 72.4%
|
|
precision recall f1-score support
|
|
|
|
chinese 0.64 0.49 0.56 242
|
|
indian 0.91 0.83 0.87 234
|
|
japanese 0.68 0.69 0.69 254
|
|
korean 0.73 0.79 0.76 242
|
|
thai 0.67 0.83 0.74 227
|
|
|
|
accuracy 0.72 1199
|
|
macro avg 0.73 0.73 0.72 1199
|
|
weighted avg 0.73 0.72 0.72 1199
|
|
```
|
|
|
|
✅ Dowiedz się o [Klasyfikatorach zespołowych](https://scikit-learn.org/stable/modules/ensemble.html)
|
|
|
|
Ta metoda uczenia maszynowego „łączy predykcje kilku bazowych estymatorów”, aby poprawić jakość modelu. W naszym przykładzie użyliśmy drzew losowych i AdaBoost.
|
|
|
|
- [Random Forest](https://scikit-learn.org/stable/modules/ensemble.html#forest), metoda uśredniająca, buduje 'las' 'drzew decyzyjnych' z elementem losowości, aby uniknąć przeuczenia. Parametr n_estimators określa liczbę drzew.
|
|
|
|
- [AdaBoost](https://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.ensemble.AdaBoostClassifier.html) dopasowuje klasyfikator do zestawu danych, a następnie dopasowuje kopie tego klasyfikatora do tego samego zestawu. Skupia się na wagach błędnie sklasyfikowanych elementów i dostosowuje dopasowanie dla kolejnego klasyfikatora, aby to poprawić.
|
|
|
|
---
|
|
|
|
## 🚀Wyzwanie
|
|
|
|
Każda z tych technik ma dużą liczbę parametrów, które możesz dostosować. Zbadaj domyślne parametry każdego z nich i zastanów się, co zmiana tych parametrów mogłaby oznaczać dla jakości modelu.
|
|
|
|
## [Quiz po wykładzie](https://ff-quizzes.netlify.app/en/ml/)
|
|
|
|
## Powtórka i samodzielna nauka
|
|
|
|
W tych lekcjach jest dużo żargonu, więc poświęć chwilę na przegląd [tej listy](https://docs.microsoft.com/dotnet/machine-learning/resources/glossary?WT.mc_id=academic-77952-leestott) przydatnej terminologii!
|
|
|
|
## Zadanie
|
|
|
|
[Zabawa z parametrami](assignment.md)
|
|
|
|
---
|
|
|
|
<!-- CO-OP TRANSLATOR DISCLAIMER START -->
|
|
**Zastrzeżenie**:
|
|
Ten dokument został przetłumaczony przy użyciu automatycznej usługi tłumaczeniowej [Co-op Translator](https://github.com/Azure/co-op-translator). Mimo że dążymy do dokładności, prosimy mieć na uwadze, że tłumaczenia automatyczne mogą zawierać błędy lub nieścisłości. Oryginalny dokument w języku macierzystym należy uznawać za źródło autorytatywne. W przypadku krytycznych informacji zalecane jest skorzystanie z profesjonalnego tłumaczenia wykonanego przez człowieka. Nie ponosimy odpowiedzialności za jakiekolwiek nieporozumienia lub błędne interpretacje wynikające z korzystania z tego tłumaczenia.
|
|
<!-- CO-OP TRANSLATOR DISCLAIMER END --> |