4、题目四:使用 numpy 编写逻辑回归算法,对 iris 数据进行二分类。 具体内容: (1)任选两个特征和两个类别进行二分类。 (2)输出:决策函数的参数、预测值、分类准确率等。 (3)可视化:选取两个特征进行散点图可视化,并可视化决策边界。

时间: 2024-02-16 14:00:10 浏览: 21
好的,我知道了你的问题。关于你的问题,我可以回答如下: 首先,为了实现逻辑回归算法,需要导入 numpy 库。可以使用以下代码导入: ``` import numpy as np ``` 然后,为了对 iris 数据进行二分类,我们需要加载 iris 数据集。可以使用以下代码加载: ``` from sklearn.datasets import load_iris iris = load_iris() X = iris.data[:, :2] # 只选取前两个特征 y = (iris.target != 0) * 1 # 只选取两个类别,将类别 0 与其他类别分别看作两个类别,用 0 和 1 表示 ``` 接下来,我们可以定义逻辑回归模型。逻辑回归模型的决策函数可以定义为: $$ h_{\theta}(x) = \frac{1}{1 + e^{-\theta^T x}} $$ 其中 $x$ 是输入特征向量,$\theta$ 是模型参数向量。 为了计算模型参数向量 $\theta$,我们可以使用梯度下降算法。梯度下降算法的更新公式为: $$ \theta := \theta - \alpha \frac{\partial J(\theta)}{\partial \theta} $$ 其中 $J(\theta)$ 是损失函数,$\alpha$ 是学习率。 对于逻辑回归模型,损失函数可以定义为: $$ J(\theta) = -\frac{1}{m}[\sum_{i=1}^{m} y^{(i)} \log(h_{\theta}(x^{(i)})) + (1-y^{(i)}) \log(1-h_{\theta}(x^{(i)}))] $$ 其中 $m$ 是样本数,$x^{(i)}$ 是第 $i$ 个样本的特征向量,$y^{(i)}$ 是第 $i$ 个样本的标签。 根据损失函数,我们可以求出 $\theta$ 的偏导数: $$ \frac{\partial J(\theta)}{\partial \theta_j} = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^{m} (h_{\theta}(x^{(i)}) - y^{(i)}) x_j^{(i)} $$ 最后,我们可以使用以下代码实现逻辑回归算法,并输出决策函数的参数、预测值、分类准确率等: ``` class LogisticRegression: def __init__(self, lr=0.01, num_iter=100000, fit_intercept=True, verbose=False): self.lr = lr self.num_iter = num_iter self.fit_intercept = fit_intercept self.verbose = verbose def __add_intercept(self, X): intercept = np.ones((X.shape[0], 1)) return np.concatenate((intercept, X), axis=1) def __sigmoid(self, z): return 1 / (1 + np.exp(-z)) def __loss(self, h, y): return (-y * np.log(h) - (1 - y) * np.log(1 - h)).mean() def fit(self, X, y): if self.fit_intercept: X = self.__add_intercept(X) self.theta = np.zeros(X.shape[1]) for i in range(self.num_iter): z = np.dot(X, self.theta) h = self.__sigmoid(z) gradient = np.dot(X.T, (h - y)) / y.size self.theta -= self.lr * gradient if self.verbose and i % 10000 == 0: z = np.dot(X, self.theta) h = self.__sigmoid(z) print(f'loss: {self.__loss(h, y)} \t') def predict_prob(self, X): if self.fit_intercept: X = self.__add_intercept(X) return self.__sigmoid(np.dot(X, self.theta)) def predict(self, X, threshold=0.5): return self.predict_prob(X) >= threshold model = LogisticRegression() model.fit(X, y) y_pred = model.predict(X) accuracy = np.mean(y_pred == y) theta = model.theta print('theta:', theta) print('accuracy:', accuracy) print('y_pred:', y_pred) ``` 最后,我们可以使用以下代码进行可视化,选取两个特征进行散点图可视化,并可视化决策边界: ``` import matplotlib.pyplot as plt plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1], c=y, cmap='viridis') plt.xlabel('sepal length') plt.ylabel('sepal width') x1_min, x1_max = X[:, 0].min(), X[:, 0].max(), x2_min, x2_max = X[:, 1].min(), X[:, 1].max(), xx1, xx2 = np.meshgrid(np.linspace(x1_min, x1_max), np.linspace(x2_min, x2_max)) grid = np.c_[xx1.ravel(), xx2.ravel()] probs = model.predict_prob(grid).reshape(xx1.shape) plt.contour(xx1, xx2, probs, [0.5], linewidths=1, colors='black') plt.show() ```

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