0304线性回归(多变量)-基于波士顿房产数据集

偏执的太偏执、 2022-03-14 11:50 190阅读 0赞

1、首先对波士顿房产数据集进行分析

CRIM: 城镇人均犯罪率
    ZN: 住宅用地所占比例
    INDUS: 城镇中非住宅用地所占比例
    CHAS: 查尔斯河（Charles River）变量（若土地位于河流边界，则为 1；否则为 0）
    NOX: 环保指数
    RM: 每栋住宅的房间数
    AGE: 1940 年以前建成的自住单位的比例
    DIS: 距离 5 个波士顿的就业中心的加权距离。
    RAD: 距离高速公路的便利指数
    TAX: 每一万美元的不动产税率
    PRTATIO: 城镇中的教师学生比例
    B: 城镇中的黑人比例
    LSTAT: 地区中有多少房东属于低收入人群
    MEDV: 自住房屋房价中位数

通过分析，可知CRIM、ZN、INDUS、NOX、AGE、RAD、TAX、PRTATIO、B是相对数，而  
RM、DIS、LSTAT、MEDV是绝对数，其中CHAS是虚拟变量。对于多变量问题，需要将这些特征都具有相近的尺度，可通过数据标准化处理，可帮助梯度下降更快的收敛。  
常用的数据标准化方法有三种：

*  规范化方法  
    ![在这里插入图片描述][20190304123936133.png]
 *  正规化方法  
    ![在这里插入图片描述][20190304124031617.png]
 *  归一化方法  
    ![在这里插入图片描述][20190304124103321.png]  
    2、实战

"""
    日期：20190305
    任务四
    1. 波士顿房产数据(完整数据)
    2. 实现多变量(手写代码)
    3. 数据标准化(手写代码)
    4. 网格搜索调参
    5 from sklearn.linear_model import LinearRegression对比
    """
    #导入用到的库
    import sklearn.datasets as datasets
    from sklearn.linear_model import LinearRegression  #线性回归模型
    from sklearn.model_selection import train_test_split #切分训练集和测试集
    import pandas as pd
    import numpy as np
    
    Boston = datasets.load_boston()  #载入数据集
    Boston.data.shape  #查看数据集形状
    
    X = pd.DataFrame(Boston.data)  #将数据放入DataFrame中便于查看
    y = pd.DataFrame(Boston.target,columns=['13'])
    #X.head()
    #Boston.feature_names
    PrBoston = pd.concat([X,y],axis =1)#axis =1 为横向操作，即横向合并
    #手写代码实现数据标准化
    def Z_ScoreNormalization(x,mu,sigma):
        x = (x - mu) / sigma
        return x
    X = PrBoston.values
    ss_PrBoston = pd.DataFrame(Z_ScoreNormalization(X,np.average(X),np.std(X)))
    ss_PrBoston.head()
    
    #调用函数实现数据标准化
    # from sklearn.preprocessing import StandardScaler
    # scaler = StandardScaler()
    # ss_PrBoston = pd.DataFrame(scaler.fit_transform(PrBoston))
    # ss_PrBoston.head()
    
    #切分特征和结果为训练集和测试集
    X1 = ss_PrBoston.iloc[:,0:13]
    y1 = ss_PrBoston.iloc[:,13]
    X_train,X_test,y_train,y_test = train_test_split(X1,y1,test_size=0.25,random_state=0)
    
    regr = LinearRegression()
    model = regr.fit(X_train, y_train)
    #用训练得出的模型进行预测
    y_pred = regr.predict(X_test)
    #print(y_pred)
    print(model)
    print('截距：{},系数：{}'.format(regr.intercept_,regr.coef_))
    
    from sklearn.metrics import mean_squared_error #均方误差
    from sklearn.metrics import mean_absolute_error #平方绝对误差
    from sklearn.metrics import r2_score #R square
    #调用函数获得结果
    mse_test1 = mean_squared_error(y_test,y_pred)
    mae_test1 = mean_absolute_error(y_test,y_pred)
    rmse_test1 = mse_test1 ** 0.5
    r2_score1 = r2_score(y_test,y_pred)
    print('直接调用函数所得结果如下：')
    print('均方误差:{},平均绝对误差:{},\n均方根误差:{},可决系数:{}'.format(mse_test1,mae_test1,rmse_test1,r2_score1))

输出结果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0d1aWFiYmV5_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
由输出结果可知：和单变量线性回归相比，多元线性回归的可决系数达到了63.5%，拟合优度增加。

通过本次学习，发现了以前未注意的小知识点：

*  对于DataFrame类型的数据数据，其切片操作需加上.iloc。
 *  对于昨天纠结的问题，先标准化还是先切分数据集？可以先将数据进行合并，但数据必须都是DataFrame格式。
 *  给数据加标签， X.columns = Boston.feature\_names。
 *  当数据集被随机切分成训练集和测试集时，数据前面的索引被打乱，可通过代码恢复其索引顺序：

for i in [X_train,X_test]:
        i.index = range(i.shape[0])

3、网格搜索调参

网格搜索是一种调参手段；穷举搜索：在所有候选的参数选择中，通过循环遍历，尝试每一种可能性，表现最好的参数就是最终的结果。其原理就像是在数组里找最大值。（为什么叫网格搜索？以有两个参数的模型为例，参数a有3种可能，参数b有4种可能，把所有可能性列出来，可以表示成一个3\*4的表格，其中每个cell就是一个网格，循环过程就像是在每个网格里遍历、搜索，所以叫grid search）。  
[https://blog.csdn.net/qq\_33182424/article/details/82877671][https_blog.csdn.net_qq_33182424_article_details_82877671]

参考资料：  
[https://blog.csdn.net/kryolith/article/details/39770187][https_blog.csdn.net_kryolith_article_details_39770187]

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[https_blog.csdn.net_qq_33182424_article_details_82877671]: https://blog.csdn.net/qq_33182424/article/details/82877671
[https_blog.csdn.net_kryolith_article_details_39770187]: https://blog.csdn.net/kryolith/article/details/39770187