朴素贝叶斯算法实现mnist数据集的读取与显示、数据集划分、算法实现的完整代码

时间: 2023-11-12 14:07:42 浏览: 30
好的,以下是用朴素贝叶斯算法实现MNIST数据集分类的完整代码: ```python import numpy as np import struct import matplotlib.pyplot as plt # 读取MNIST数据集 def load_mnist(path, kind='train'): labels_path = path + '/' + kind + '-labels-idx1-ubyte' images_path = path + '/' + kind + '-images-idx3-ubyte' with open(labels_path, 'rb') as lbpath: magic, n = struct.unpack('>II', lbpath.read(8)) labels = np.fromfile(lbpath, dtype=np.uint8) with open(images_path, 'rb') as imgpath: magic, num, rows, cols = struct.unpack('>IIII', imgpath.read(16)) images = np.fromfile(imgpath, dtype=np.uint8).reshape(len(labels), 784) return images, labels # 显示MNIST数据集中的一张图片 def show_image(image): plt.imshow(image.reshape(28, 28), cmap='gray') plt.show() # 划分数据集为训练集和测试集 def split_dataset(dataset, labels, test_ratio=0.2): num_samples = dataset.shape[0] num_test = int(num_samples * test_ratio) indices = np.random.permutation(num_samples) test_indices = indices[:num_test] train_indices = indices[num_test:] train_dataset = dataset[train_indices] train_labels = labels[train_indices] test_dataset = dataset[test_indices] test_labels = labels[test_indices] return train_dataset, train_labels, test_dataset, test_labels # 计算高斯分布概率密度函数 def gaussian_prob(x, mean, var): return np.exp(- (x - mean) ** 2 / (2 * var)) / np.sqrt(2 * np.pi * var) # 训练朴素贝叶斯算法模型 def train_naive_bayes(X, y): num_samples, num_features = X.shape num_classes = len(np.unique(y)) priors = np.zeros(num_classes) means = np.zeros((num_classes, num_features)) variances = np.zeros((num_classes, num_features)) for i in range(num_classes): X_i = X[y == i] priors[i] = len(X_i) / float(num_samples) means[i] = np.mean(X_i, axis=0) variances[i] = np.var(X_i, axis=0) return priors, means, variances # 使用朴素贝叶斯算法模型进行预测 def predict_naive_bayes(X, priors, means, variances): num_samples, num_features = X.shape num_classes = len(priors) log_probs = np.zeros((num_samples, num_classes)) for i in range(num_classes): log_probs[:, i] = np.sum(np.log(gaussian_prob(X, means[i], variances[i])), axis=1) log_probs[:, i] += np.log(priors[i]) return np.argmax(log_probs, axis=1) # 加载MNIST数据集 X_train, y_train = load_mnist('data', kind='train') X_test, y_test = load_mnist('data', kind='t10k') # 显示一张图片 show_image(X_train[0]) # 划分训练集和测试集 X_train, y_train, X_test, y_test = split_dataset(X_train, y_train, test_ratio=0.2) # 训练朴素贝叶斯算法模型 priors, means, variances = train_naive_bayes(X_train, y_train) # 使用朴素贝叶斯算法模型进行预测 y_pred = predict_naive_bayes(X_test, priors, means, variances) # 计算预测精度 accuracy = np.mean(y_pred == y_test) * 100 print('Accuracy: %.2f%%' % accuracy) ``` 这里采用了高斯分布作为特征的概率分布函数,实现了朴素贝叶斯算法模型的训练和预测,并计算了预测精度。

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