python︱sklearn一些小技巧的记录（pipeline...）

sklearn里面包含内容太多，所以一些实用小技巧还是挺好用的。

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1、LabelEncoder

简单来说 LabelEncoder 是对不连续的数字或者文本进行编号

from sklearn.preprocessing import LabelEncoderle = LabelEncoder()le.fit([1,5,67,100])le.transform([1,1,100,67,5])

输出： array([0,0,3,2,1])

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2、OneHotEncoder

OneHotEncoder 用于将表示分类的数据扩维：

from sklearn.preprocessing import OneHotEncoderohe = OneHotEncoder()ohe.fit([[1],[2],[3],[4]])ohe.transform([2],[3],[1],[4]).toarray()

输出：[ [0,1,0,0] , [0,0,1,0] , [1,0,0,0] ,[0,0,0,1] ]
正如keras中的keras.utils.to_categorical(y_train, num_classes)

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3、sklearn.model_selection.train_test_split随机划分训练集和测试集

一般形式：
train_test_split是交叉验证中常用的函数，功能是从样本中随机的按比例选取train data和testdata，形式为：

X_train,X_test, y_train, y_test =cross_validation.train_test_split(train_data,train_target,test_size=0.4, random_state=0)

参数解释：
- train_data：所要划分的样本特征集
- train_target：所要划分的样本结果
- test_size：样本占比，如果是整数的话就是样本的数量
- random_state：是随机数的种子。
- 随机数种子：其实就是该组随机数的编号，在需要重复试验的时候，保证得到一组一样的随机数。比如你每次都填1，其他参数一样的情况下你得到的随机数组是一样的。但填0或不填，每次都会不一样。
随机数的产生取决于种子，随机数和种子之间的关系遵从以下两个规则：
- 种子不同，产生不同的随机数；种子相同，即使实例不同也产生相同的随机数。

fromsklearn.cross_validation import train_test_split  train= loan_data.iloc[0: 55596, :]  test= loan_data.iloc[55596:, :]  # 避免过拟合，采用交叉验证，验证集占训练集20%，固定随机种子（random_state)  train_X,test_X, train_y, test_y = train_test_split(train,                                                     target,                                                     test_size = 0.2,                                                     random_state = 0)  train_y= train_y['label']  test_y= test_y['label']  

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4、pipeline

本节参考与文章：用 Pipeline 将训练集参数重复应用到测试集
pipeline 实现了对全部步骤的流式化封装和管理，可以很方便地使参数集在新数据集上被重复使用。

pipeline 可以用于下面几处：

• 模块化 Feature Transform，只需写很少的代码就能将新的 Feature 更新到训练集中。
• 自动化 Grid Search，只要预先设定好使用的 Model 和参数的候选，就能自动搜索并记录最佳的 Model。
• 自动化 Ensemble Generation，每隔一段时间将现有最好的 K 个 Model 拿来做 Ensemble。

问题是要对数据集 Breast Cancer Wisconsin 进行分类，
它包含 569 个样本，第一列 ID，第二列类别(M=恶性肿瘤，B=良性肿瘤)，
第 3-32 列是实数值的特征。

from pandas as pdfrom sklearn.cross_validation import train_test_splitfrom sklearn.preprocessing import LabelEncoderdf = pd.read_csv('https://archive.ics.uci.edu/ml/machine-learning-databases/'                 'breast-cancer-wisconsin/wdbc.data', header=None)                                 # Breast Cancer Wisconsin datasetX, y = df.values[:, 2:], df.values[:, 1]encoder = LabelEncoder()y = encoder.fit_transform(y)                    >>> encoder.transform(['M', 'B'])                    array([1, 0])X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=.2, random_state=0)

我们要用 Pipeline 对训练集和测试集进行如下操作：

• 先用 StandardScaler 对数据集每一列做标准化处理，（是 transformer）
• 再用 PCA 将原始的 30 维度特征压缩的 2 维度，（是 transformer）
• 最后再用模型 LogisticRegression。（是 Estimator）
• 调用 Pipeline 时，输入由元组构成的列表，每个元组第一个值为变量名，元组第二个元素是 sklearn 中的 transformer
  或 Estimator。

注意中间每一步是 transformer，即它们必须包含 fit 和 transform 方法，或者 fit_transform。
最后一步是一个 Estimator，即最后一步模型要有 fit 方法，可以没有 transform 方法。

然后用 Pipeline.fit对训练集进行训练，pipe_lr.fit(X_train, y_train)
再直接用 Pipeline.score 对测试集进行预测并评分 pipe_lr.score(X_test, y_test)

from sklearn.preprocessing import StandardScalerfrom sklearn.decomposition import PCAfrom sklearn.linear_model import LogisticRegressionfrom sklearn.pipeline import Pipelinepipe_lr = Pipeline([('sc', StandardScaler()),                    ('pca', PCA(n_components=2)),                    ('clf', LogisticRegression(random_state=1))                    ])pipe_lr.fit(X_train, y_train)print('Test accuracy: %.3f' % pipe_lr.score(X_test, y_test))                # Test accuracy: 0.947

还可以用来选择特征：

例如用 SelectKBest 选择特征，
分类器为 SVM，

anova_filter = SelectKBest(f_regression, k=5)clf = svm.SVC(kernel='linear')anova_svm = Pipeline([('anova', anova_filter), ('svc', clf)])

当然也可以应用 K-fold cross validation：

model = Pipeline(estimators)seed = 7kfold = KFold(n_splits=10, random_state=seed)results = cross_val_score(model, X, Y, cv=kfold)print(results.mean())

Pipeline 的工作方式：

当管道 Pipeline 执行 fit 方法时，
首先 StandardScaler 执行 fit 和 transform 方法，
然后将转换后的数据输入给 PCA，
PCA 同样执行 fit 和 transform 方法，
再将数据输入给 LogisticRegression，进行训练。

参考：
python 数据处理中的 LabelEncoder 和 OneHotEncoder
sklearn 中的 Pipeline 机制
用 Pipeline 将训练集参数重复应用到测试集