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數(shù)據(jù)挖掘之KNN分類
2018-03-05
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數(shù)據(jù)挖掘KNN分類

分類算法有很多,貝葉斯、決策樹、支持向量積、KNN等,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也可以用于分類。這篇文章主要介紹一下KNN分類算法。

1、介紹

KNN是k nearest neighbor 的簡稱,即k最鄰近,就是找k個最近的實例投票決定新實例的類標(biāo)。KNN是一種基于實例的學(xué)習(xí)算法,它不同于貝葉斯、決策樹等算法,KNN不需要訓(xùn)練,當(dāng)有新的實例出現(xiàn)時,直接在訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中找k個最近的實例,把這個新的實例分配給這k個訓(xùn)練實例中實例數(shù)最多類。KNN也成為懶惰學(xué)習(xí),它不需要訓(xùn)練過程,在類標(biāo)邊界比較整齊的情況下分類的準(zhǔn)確率很高。KNN算法需要人為決定K的取值,即找?guī)讉€最近的實例,k值不同,分類結(jié)果的結(jié)果也會不同。

2、舉例

看如下圖的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的分布,該數(shù)據(jù)集分為3類(在圖中以三種不同的顏色表示),現(xiàn)在出現(xiàn)一個待分類的新實例(圖中綠色圓點),假設(shè)我們的K=3,即找3個最近的實例,這里的定義的距離為歐氏距離,這樣找據(jù)該待分類實例最近的三個實例就是以綠點為中心畫圓,確定一個最小的半徑,使這個圓包含K個點。

如圖所示,可以看到紅圈包含的三個點中,類別2中有三個,類別3有一個,而類別1一個也沒有,根據(jù)少數(shù)服從多數(shù)的原理投票,這個綠色的新實例應(yīng)屬于2類。

3、K值的選取。

之前說過,K值的選取,將會影響分類的結(jié)果,那么K值該取多少合理。我們繼續(xù)上面提到的分類過程,現(xiàn)在我們把K設(shè)置為為7,如下圖所示:

可以看到當(dāng)k=7時,最近的7個點中1類有三個,2類和3類都有兩個,這時綠色的新實例應(yīng)該分給1類,這與K=5時的分類結(jié)果不同。

K值的選取沒有一個絕對的標(biāo)準(zhǔn),但可以想象,K取太大并不能提高正確率,而且求K個最近的鄰居是一個O(K*N)復(fù)雜度的算法,k太大,算法效率會更低。

雖然說K值的選取,會影響結(jié)果,有人會認(rèn)為這個算法不穩(wěn)定,其實不然,這種影響并不是很大,因為只有這種影響只是在類別邊界上產(chǎn)生影響,而在類中心附近的實例影響很小,看下圖,對于這樣的一個新實例,k=3,k=5,k=11結(jié)果都是一樣的。

最后還有注意,在數(shù)據(jù)集不均衡的情況下,可能需要按各類的比例決定投票,這樣小類的正確率才不會過低。

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