python 线性回归示例

说明：此文的第一部分参考了这里

用python进行线性回归分析非常方便，有现成的库可以使用比如：numpy.linalog.lstsq例子、scipy.stats.linregress例子、pandas.ols例子等。

不过本文使用sklearn库的linear_model.LinearRegression，支持任意维度，非常好用。

一、二维直线的例子

预备知识：线性方程y=a∗x+by=a∗x+b 表示平面一直线

下面的例子中，我们根据房屋面积、房屋价格的历史数据，建立线性回归模型。

然后，根据给出的房屋面积，来预测房屋价格。这里是数据来源

import pandas as pdfrom io import StringIOfrom sklearn import linear_modelimport matplotlib.pyplot as plt# 房屋面积与价格历史数据(csv文件)csv_data = 'square_feet,price\n150,6450\n200,7450\n250,8450\n300,9450\n350,11450\n400,15450\n600,18450\n'# 读入dataframedf = pd.read_csv(StringIO(csv_data))print(df)# 建立线性回归模型regr = linear_model.LinearRegression()# 拟合regr.fit(df['square_feet'].reshape(-1, 1), df['price']) # 注意此处.reshape(-1, 1)，因为X是一维的！# 不难得到直线的斜率、截距a, b = regr.coef_, regr.intercept_# 给出待预测面积area = 238.5# 方式1：根据直线方程计算的价格print(a * area + b)# 方式2：根据predict方法预测的价格print(regr.predict(area))# 画图# 1.真实的点plt.scatter(df['square_feet'], df['price'], color='blue')# 2.拟合的直线plt.plot(df['square_feet'], regr.predict(df['square_feet'].reshape(-1,1)), color='red', linewidth=4)plt.show()

二、三维平面的例子

预备知识：线性方程z=a∗x+b∗y+cz=a∗x+b∗y+c 表示空间一平面

由于找不到真实数据，只好自己虚拟一组数据。

import numpy as npfrom sklearn import linear_modelfrom mpl_toolkits.mplot3d import Axes3Dimport matplotlib.pyplot as pltxx, yy = np.meshgrid(np.linspace(0,10,10), np.linspace(0,100,10))zz = 1.0 * xx + 3.5 * yy + np.random.randint(0,100,(10,10))# 构建成特征、值的形式X, Z = np.column_stack((xx.flatten(),yy.flatten())), zz.flatten()# 建立线性回归模型regr = linear_model.LinearRegression()# 拟合regr.fit(X, Z)# 不难得到平面的系数、截距a, b = regr.coef_, regr.intercept_# 给出待预测的一个特征x = np.array([[5.8, 78.3]])# 方式1：根据线性方程计算待预测的特征x对应的值z（注意：np.sum）print(np.sum(a * x) + b)# 方式2：根据predict方法预测的值zprint(regr.predict(x))# 画图fig = plt.figure()ax = fig.gca(projection='3d')# 1.画出真实的点ax.scatter(xx, yy, zz)# 2.画出拟合的平面ax.plot_wireframe(xx, yy, regr.predict(X).reshape(10,10))ax.plot_surface(xx, yy, regr.predict(X).reshape(10,10), alpha=0.3)plt.show()

效果图