用pycharm写用IPython解释器:使用 numpy 编写逻辑回归算法,对 iris 数据进行多分类。 具体内容:输出决策函数的参数、预测值、分类准确率等。 提示: (1)可采用 OVR、OVO、ECOC 策略。 (2)可采用 CrossEntropy Loss + softmax 策略。 a)需将三个类别(如 0,1,2)进行 one-hot 编码。 b)每个线性分类器对应一组模型参数,3 个线性分类器对应 3 组模型参数。 c)可通过 softmax 回归计算多种类别的概率(K 种类别概率和为 1)。 d)通过最小化 CrossEntropy Loss 的梯度下降算法进行分类器参数寻优。
时间: 2024-03-02 11:51:30 浏览: 82
基于python的逻辑回归算法设计与实现
好的,我会给出一份使用 PyCharm 中的 IPython 解释器编写的代码,实现对 iris 数据集的多分类逻辑回归。
首先,我们需要导入必要的库,包括 numpy、pandas 和 sklearn:
```python
import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn import datasets
```
然后,我们需要加载 iris 数据集,并将其转化为 pandas.DataFrame 格式:
```python
iris = datasets.load_iris()
df = pd.DataFrame(data=iris.data, columns=iris.feature_names)
df['target'] = iris.target
```
接着,我们需要对目标变量进行 one-hot 编码,以便进行多分类逻辑回归:
```python
y = pd.get_dummies(df['target']).values
```
然后,我们需要将数据集分为训练集和测试集:
```python
from sklearn.model_selection import train_test_split
X = df.drop(['target'], axis=1).values
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)
```
接下来,我们需要实现逻辑回归模型。我们可以采用 OVR 策略,即对每个类别训练一个二元分类器。我们可以使用 CrossEntropy Loss + softmax 策略求解模型参数。具体实现如下:
```python
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 __softmax(self, z):
return np.exp(z) / np.sum(np.exp(z), axis=1, keepdims=True)
def __loss(self, h, y):
return (-y * np.log(h)).mean()
def fit(self, X, y):
if self.fit_intercept:
X = self.__add_intercept(X)
self.theta = np.zeros((X.shape[1], y.shape[1]))
for i in range(self.num_iter):
z = np.dot(X, self.theta)
h = self.__softmax(z)
gradient = np.dot(X.T, (h - y)) / y.shape[0]
self.theta -= self.lr * gradient
if self.verbose and i % 10000 == 0:
loss = self.__loss(h, y)
print(f'Iteration {i}, loss = {loss}')
def predict_proba(self, X):
if self.fit_intercept:
X = self.__add_intercept(X)
return self.__softmax(np.dot(X, self.theta))
def predict(self, X):
return np.argmax(self.predict_proba(X), axis=1)
```
在上述代码中,我们定义了一个 LogisticRegression 类,包含训练模型、预测概率和预测类别等方法。其中,我们使用了 softmax 函数计算多类别的概率,使用 CrossEntropy Loss 损失函数进行模型训练。在训练过程中,我们采用梯度下降算法更新模型参数。
最后,我们可以使用上述代码对 iris 数据集进行多分类逻辑回归,并计算分类准确率等指标:
```python
lr = LogisticRegression(lr=0.1, num_iter=100000)
lr.fit(X_train, y_train)
y_pred = lr.predict(X_test)
accuracy = np.mean(np.argmax(y_test, axis=1) == y_pred)
print(f'Accuracy: {accuracy}')
```
完整代码如下:
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