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基于Python的手写KNN算法及KD树BBF优化详解(上篇)

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简介:
本篇文章详细讲解了如何使用Python实现经典的K近邻(KNN)算法,并引入KD树和最近领域搜索(BBF)技术来优化KNN,旨在帮助读者深入理解该算法的原理及其高效实现。 初学Python和机器学习时,我决定动手实践一下KNN算法(最近邻分类算法)。虽然这个算法的原理看起来简单明了,并且我认为实现起来应该不会有什么大问题,但真正开始编写代码后遇到了不少预料之外的问题。经过一番努力排查各种奇怪的bug之后,终于完成了手写实现。 接下来我会分享一下关于如何用Python来实践KNN算法以及在此过程中遇到的各种挑战和解决方法。希望这些经验和教训能对正在学习该领域的朋友们有所帮助。 在实践中我发现了一个有趣的发现:从学C语言开始就养成了使用`print()`函数进行调试的习惯,因此在我的代码中保留了一些用于输出关键信息的`print()`语句。这部分内容可以在后面的完整版代码里找到,并且对于理解算法实现和排查问题非常有帮助。 值得注意的是,在使用时间相关的操作时(如计算程序执行的时间),请确保正确处理这些部分以避免潜在的问题或误用。

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  • PythonKNNKDBBF
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    本篇文章详细讲解了如何使用Python实现经典的K近邻(KNN)算法,并引入KD树和最近领域搜索(BBF)技术来优化KNN,旨在帮助读者深入理解该算法的原理及其高效实现。 初学Python和机器学习时,我决定动手实践一下KNN算法(最近邻分类算法)。虽然这个算法的原理看起来简单明了,并且我认为实现起来应该不会有什么大问题,但真正开始编写代码后遇到了不少预料之外的问题。经过一番努力排查各种奇怪的bug之后,终于完成了手写实现。 接下来我会分享一下关于如何用Python来实践KNN算法以及在此过程中遇到的各种挑战和解决方法。希望这些经验和教训能对正在学习该领域的朋友们有所帮助。 在实践中我发现了一个有趣的发现:从学C语言开始就养成了使用`print()`函数进行调试的习惯,因此在我的代码中保留了一些用于输出关键信息的`print()`语句。这部分内容可以在后面的完整版代码里找到,并且对于理解算法实现和排查问题非常有帮助。 值得注意的是,在使用时间相关的操作时(如计算程序执行的时间),请确保正确处理这些部分以避免潜在的问题或误用。
  • KNNBBF搜索结合KD
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    本文探讨了一种将KNN(k-近邻)算法和BBF(分支定界算法)搜索策略相结合的新方法,并应用于改进的KD树中,以提升高维空间下的数据检索效率。 该程序主要使用C#实现了KD树的构造,并利用构建的KD树查找距离目标点最近的节点。在此基础上还改进了BBF搜索算法,并进一步优化了K近邻搜索算法。
  • KNNKD构建与查找在Python实现
    优质
    本篇文章介绍了K近邻(KNN)算法的基本原理,并详细讲解了如何使用Python语言来构建和应用KD树以优化KNN算法中数据查询的过程。 KNN算法及KD树的建立与搜索在Python中的实现方法。
  • K近邻(含分层聚类KNNKDKNN
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    本文章介绍K近邻(K-Nearest Neighbors, KNN)算法及其优化方法,包括分层聚类KNN和使用KD树加速搜索的过程。适合初学者快速掌握其原理及应用。 关于K近邻算法在MATLAB中的实现,特别是分层聚类KNN和KDtree KNN方面,如果有任何建议或想法欢迎与我交流。谢谢。
  • BBF应用示例
    优质
    BBF算法详解及应用示例深入浅出地介绍了BBF(最佳边界融合)算法的工作原理,并通过具体案例展示了其在数据处理和分析中的实际应用场景。 BBF算法的详细介绍以英文原版的形式呈现,内容详尽且易于理解,非常值得一读。
  • 改进KDK近邻Python实现
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    本文章介绍了对传统KD树优化后的K近邻算法,并提供了该算法在Python中的具体实现方法。通过改进提升了搜索效率和准确性。 本段落提供了一个Python实现的基本KNN算法,并结合了KD树的构建与使用方法。在提取最近邻值的过程中采用了大顶堆技术。代码中的每个函数都有详细的注释,并附有一组测试数据,经过验证程序是完整且可用的。
  • KD三维点云
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    本研究提出了一种利用KD树优化处理效率的三维点云算法,有效提升了大规模数据集下的实时渲染与分析能力。 研究一种高效的空间索引方法来管理海量点云数据,并探讨点云数据的管理和处理技术。
  • OpenCV和Python数字识别KNN实现
    优质
    本项目采用Python结合OpenCV库,实现了基于K近邻(K-Nearest Neighbor, KNN)算法的手写数字识别系统,为图像处理与机器学习爱好者提供了一个实用的学习案例。 我使用了机器学习入门中的KNN算法来实现手写数字识别功能,并对代码进行了一些改进以修复bug并增加新功能。输入是在一个512*512大小的白色画布上绘制黑色线条,然后将其转换为0和1组成的矩阵。通过查找训练数据中最相似的k个样本来进行识别。目前该系统可以处理所有字符的训练与识别,但当前仅包含数字的数据集。 为了提高准确率,需要增加更多的训练数据以涵盖更多种类的手写体特征。现在一个数字书写大约十次左右就能获得较高的准确性,并且每次进行识别时会将此次的结果和对应的01矩阵添加到训练数据文件夹中,以此来提升后续的识别性能。如果系统识别出错,则可以通过输入正确的答案来扩充训练集,从而进一步提高系统的准确率。
  • PythonKNN笔迹识别功能
    优质
    本文详细介绍了如何利用Python编程语言及KNN(k-近邻)算法实现笔迹识别的功能。通过具体实例讲解了该技术的应用与操作方法,为有兴趣了解或使用此技术的人士提供全面指导和参考。 本段落实例讲述了如何使用Python实现基于KNN算法的笔迹识别功能,并提供给读者参考。所需工具包括:Numpy库、Pandas库以及手写识别数据。 关于数据,共有785列信息,其中第一列为标签(label),其余784列表示灰度图像像素值(0~255)的数据,该图像是一个28*28的矩阵,因此总像素数为784个。KNN算法的核心在于从训练集中找到与新数据最为接近的K条记录,并依据这些临近记录的主要分类来判断新数据所属类型。“主要分类”的定义可以多样:比如“最多”,即多数投票法;或是基于距离加权等方法。 整个程序的关键部分包括: 1. 数据归一化处理(normalization)。
  • Python随机森林技巧
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    本文章深入解析了Python中随机森林算法的工作原理,并提供了实用的优化方法和技巧。适合希望提升模型预测能力的数据科学家与机器学习爱好者阅读。 优化随机森林算法以提高1%到5%的正确率(在已有超过90%准确率的基础上进一步提升可能会导致过拟合)。参考文献是必不可少的,毕竟早期提出的算法已经被广泛研究过了,几乎所有的优化方法都被尝试过。人类最聪明的地方在于能够利用前人的经验和工具。 以下是具体的优化思路: 1. 计算传统模型的准确性。 2. 确定最佳树深度,并根据此深度重新生成随机森林。 3. 评估新生成的每棵树AUC值,选择一定比例AUC较高的树。 4. 根据计算出的数据相似度排除掉相似度过高且AUC较低的树。 5. 计算最终模型的准确率。 主要代码如下(注释详细说明了每个步骤): ```python #-*- coding: utf-8 -*- ``` 由于注释已经很详尽,这里不再赘述。