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用Python代码玩转机器学习模型!(附学习资料)

  • 2026-08-19 11:05:39
用Python代码玩转机器学习模型!(附学习资料)
很多同学在学习机器学习模型的过程中,可能对理论知识比较关注,往往忽略了如何动手实现每个模型,这里面不仅需要能够理解模型的数学知识,还得掌握Python编程语言的用法技巧,需要的具有较高的综合能力
动手实现机器学习模型比去做一些应用类的项目会更有挑战性,需要深入理解每个机器学习模型的原理
这一期主要是给大家一下如何用Python代码玩转机器学习模型
具体内容如下:
第一章:感知器模型
感知器(Perceptron)是人工神经网络中最基础、最经典的模型之一,接收多个输入,加权求和,通过激活函数判断类别,这就是感知器,具体代码如下:
class Perceptron(object):    def __init__(self):        self.learning_step = 0.00001        self.max_iteration = 5000    def predict_(self, x):        wx = sum([self.w[j] * x[j] for j in xrange(len(self.w))])        return int(wx > 0)    def train(self, features, labels):        self.w = [0.0] * (len(features[0]) + 1)        correct_count = 0        time = 0        while time < self.max_iteration:            index = random.randint(0len(labels) - 1)            x = list(features[index])            x.append(1.0)            y = 2 * labels[index] - 1            wx = sum([self.w[j] * x[j] for j in xrange(len(self.w))])            if wx * y > 0:                correct_count += 1                if correct_count > self.max_iteration:                    break                continue            for i in xrange(len(self.w)):                self.w[i] += self.learning_step * (y * x[i])    def predict(self,features):        labels = []        for feature in features:            x = list(feature)            x.append(1)            labels.append(self.predict_(x))        return labels
第二章:KNN模型
KNN的核心思想一个样本属于哪一类,就看它周围最近的 K 个邻居中,哪一类占多数,选择K值,计算带预测样本与所有训练样本的距离,找出距离最近的K个邻居,通过投票决定预测结果
第三章:朴素贝叶斯模型
朴素贝叶斯(Naive Bayes)是一种基于概率统计的简单而强大的分类算法,广泛应用于文本分类、垃圾邮件过滤、情感分析等任务。它以贝叶斯定理为核心,加上一个关键假设——“特征之间相互独立”(即“朴素”之所在),从而大幅简化计算
第四章:决策树模型
决策树(Decision Tree)是一种直观、可解释性强、非参数化的机器学习模型,广泛用于分类(Classification)。它的结构像一棵倒置的树,从根节点开始,通过一系列“是/否”问题(基于特征判断)逐步分裂,最终到达叶节点做出预测
第五章:逻辑回归模型
逻辑回归(Logistic Regression)虽然名字里有“回归”,但它实际上是一种经典、高效、可解释性强的线性分类模型,广泛应用于二分类(如是否点击广告)、多分类(如手写数字识别)以及概率预测任务(如用户流失概率)。它是机器学习入门必学模型,也是工业界落地最广泛的算法之一
第六章:最大熵模型
最大熵模型(Maximum Entropy Model,简称 MaxEnt)是一种基于概率建模的判别式分类方法,广泛应用于自然语言处理(如词性标注、命名实体识别)、文本分类、语音识别等领域。它的核心思想是:在满足已知约束的前提下,选择“最不确定”(即熵最大)的概率分布
class MaxEnt(object):    def init_params(self, X, Y):        self.X_ = X        self.Y_ = set()        self.cal_Pxy_Px(X, Y)        self.N = len(X)                 # 训练集大小        self.n = len(self.Pxy)          # 书中(x,y)对数        self.M = 10000.0                # 书91页那个M,但实际操作中并没有用那个值        # 可认为是学习速率        self.build_dict()        self.cal_EPxy()    def build_dict(self):        self.id2xy = {}        self.xy2id = {}        for i, (x, y) in enumerate(self.Pxy):            self.id2xy[i] = (x, y)            self.xy2id[(x, y)] = i    def cal_Pxy_Px(self, X, Y):        self.Pxy = defaultdict(int)        self.Px = defaultdict(int)        for i in xrange(len(X)):            x_, y = X[i], Y[i]            self.Y_.add(y)            for x in x_:                self.Pxy[(x, y)] += 1                self.Px[x] += 1    def cal_EPxy(self):        '''        计算书中82页最下面那个期望        '''        self.EPxy = defaultdict(float)        for id in xrange(self.n):            (x, y) = self.id2xy[id]            self.EPxy[id] = float(self.Pxy[(x, y)]) / float(self.N)    def cal_pyx(self, X, y):        result = 0.0        for x in X:            if self.fxy(x, y):                id = self.xy2id[(x, y)]                result += self.w[id]        return (math.exp(result), y)    def cal_probality(self, X):        '''        计算书85页公式6.22        '''        Pyxs = [(self.cal_pyx(X, y)) for y in self.Y_]        Z = sum([prob for prob, y in Pyxs])        return [(prob / Z, y) for prob, y in Pyxs]    def cal_EPx(self):        '''        计算书83页最上面那个期望        '''        self.EPx = [0.0 for i in xrange(self.n)]        for i, X in enumerate(self.X_):            Pyxs = self.cal_probality(X)            for x in X:                for Pyx, y in Pyxs:                    if self.fxy(x, y):                        id = self.xy2id[(x, y)]                        self.EPx[id] += Pyx * (1.0 / self.N)    def fxy(self, x, y):        return (x, y) in self.xy2id    def train(self, X, Y):        self.init_params(X, Y)        self.w = [0.0 for i in range(self.n)]        max_iteration = 1000        for times in xrange(max_iteration):            print 'iterater times %d' % times            sigmas = []            self.cal_EPx()            for i in xrange(self.n):                sigma = 1 / self.M * math.log(self.EPxy[i] / self.EPx[i])                sigmas.append(sigma)            # if len(filter(lambda x: abs(x) >= 0.01, sigmas)) == 0:            #     break            self.w = [self.w[i] + sigmas[i] for i in xrange(self.n)]    def predict(self, testset):        results = []        for test in testset:            result = self.cal_probality(test)            results.append(max(result, key=lambda x: x[0])[1])        return results
第七章:支持向量机模型
支持向量机(Support Vector Machine, SVM)是一种强大而优雅的监督学习模型,主要用于分类(也可用于回归,称为 SVR)。它在小样本、高维数据(如文本分类、生物信息学)中表现尤为出色,曾是深度学习兴起前最主流的机器学习算法之一
第八章:提升方法
梯度提升(Gradient Boosting)是机器学习中一种强大、灵活且广泛应用的集成学习方法,属于 Boosting 家族。它通过串行训练多个弱学习器(通常是决策树),每一步都聚焦于修正前序模型的残差(即预测误差),最终组合成一个高精度的强模型
第九章:隐马尔可夫模型
隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model, HMM)是一种经典的概率图模型,用于建模含有隐状态的时序序列数据。它在语音识别、自然语言处理(如词性标注、命名实体识别)、生物信息学(基因序列分析)、金融时间序列等领域有广泛应用
上面的内容不注重理论模型的学习,更多是从代码的角度解析每个机器学习模型,建议对照理论模型与代码进行学习,如果有充足时间可以去看一下WenDesi大佬的源项目
上面的资料做了一些整理,有需要的同学可以获取(仅供学习使用)
上述资料获取:
1. 关注本公众号
2. 发送口令“玩转机器学习”领取(人工回复可能有时差,都会发给大家的,不用着急)

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