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import numpy as np
from os import listdir
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier as kNN# 此函数用于将一个32x32的文本文件转换为一个1x1024的一维向量
def img2vector(filename):"""将32x32的文本文件转换为1x1024的向量:param filename: 要转换的文本文件的文件名:return: 转换后的1x1024向量，如果出现错误则返回None"""try:# 初始化一个1x1024的零向量，用于存储转换后的数据returnVect = np.zeros((1, 1024))# 以只读模式打开指定的文件with open(filename) as fr:# 遍历文件的前32行，因为图像是32x32的for i in range(32):# 读取当前行的内容lineStr = fr.readline()# 遍历当前行的前32个字符for j in range(32):# 将当前字符转换为整数，并存储到向量的相应位置returnVect[0, 32 * i + j] = int(lineStr[j])# 返回转换后的向量return returnVectexcept FileNotFoundError:# 若文件未找到，打印错误信息print(f"错误：文件 {filename} 未找到。")return Noneexcept Exception as e:# 若发生其他未知错误，打印错误信息print(f"错误：处理文件 {filename} 时发生未知错误：{e}")return None# 此函数用于加载训练数据，返回训练数据矩阵和对应的标签列表
def load_training_data():"""加载训练数据:return: 训练数据矩阵和对应的标签列表，如果出现错误则返回None, None"""# 用于存储训练数据的标签hwLabels = []try:# 获取训练数据文件夹下的所有文件名trainingFileList = listdir('trainingDigits')# 计算训练数据的数量m = len(trainingFileList)# 初始化一个m行1024列的零矩阵，用于存储训练数据trainingMat = np.zeros((m, 1024))# 遍历训练数据文件夹下的所有文件for i in range(m):# 获取当前文件名fileNameStr = trainingFileList[i]# 从文件名中提取出对应的数字标签classNumber = int(fileNameStr.split('_')[0])# 将标签添加到标签列表中hwLabels.append(classNumber)# 调用img2vector函数将当前文件转换为向量vector = img2vector(f'trainingDigits/{fileNameStr}')if vector is not None:# 将转换后的向量存储到训练数据矩阵的相应行trainingMat[i, :] = vector# 返回训练数据矩阵和标签列表return trainingMat, hwLabelsexcept FileNotFoundError:# 若训练数据文件夹未找到，打印错误信息print("错误：训练数据文件夹未找到。")return None, Noneexcept Exception as e:# 若发生其他未知错误，打印错误信息print(f"错误：加载训练数据时发生未知错误：{e}")return None, None# 此函数用于加载测试数据，返回测试数据矩阵和对应的标签列表
def load_test_data():"""加载测试数据:return: 测试数据矩阵和对应的标签列表，如果出现错误则返回None, None"""try:# 获取测试数据文件夹下的所有文件名testFileList = listdir('testDigits')# 计算测试数据的数量mTest = len(testFileList)# 初始化一个mTest行1024列的零矩阵，用于存储测试数据testMat = np.zeros((mTest, 1024))# 用于存储测试数据的标签testLabels = []# 遍历测试数据文件夹下的所有文件for i in range(mTest):# 获取当前文件名fileNameStr = testFileList[i]# 从文件名中提取出对应的数字标签classNumber = int(fileNameStr.split('_')[0])# 将标签添加到标签列表中testLabels.append(classNumber)# 调用img2vector函数将当前文件转换为向量vector = img2vector(f'testDigits/{fileNameStr}')if vector is not None:# 将转换后的向量存储到测试数据矩阵的相应行testMat[i, :] = vector# 返回测试数据矩阵和标签列表return testMat, testLabelsexcept FileNotFoundError:# 若测试数据文件夹未找到，打印错误信息print("错误：测试数据文件夹未找到。")return None, Noneexcept Exception as e:# 若发生其他未知错误，打印错误信息print(f"错误：加载测试数据时发生未知错误：{e}")return None, None# 此函数用于进行手写数字识别测试，打印分类结果和错误率
def handwritingClassTest():"""手写数字识别测试"""# 调用load_training_data函数加载训练数据trainingMat, hwLabels = load_training_data()if trainingMat is None or hwLabels is None:# 若加载训练数据失败，直接返回return# 创建一个K近邻分类器对象，设置邻居数量为3，算法为自动选择neigh = kNN(n_neighbors=3, algorithm='auto')# 使用训练数据和标签对分类器进行训练neigh.fit(trainingMat, hwLabels)# 调用load_test_data函数加载测试数据testMat, testLabels = load_test_data()if testMat is None or testLabels is None:# 若加载测试数据失败，直接返回return# 初始化错误计数为0errorCount = 0.0# 计算测试数据的数量mTest = len(testLabels)# 遍历测试数据for i in range(mTest):# 使用训练好的分类器对当前测试数据进行预测classifierResult = neigh.predict(testMat[i].reshape(1, -1))# 打印分类结果和真实标签print(f"分类返回结果为 {classifierResult[0]}\t真实结果为 {testLabels[i]}")if classifierResult[0] != testLabels[i]:# 若分类结果与真实标签不一致，错误计数加1errorCount += 1.0# 打印错误的数量和错误率print(f"总共错了 {int(errorCount)} 个数据\n错误率为 {errorCount / mTest * 100:.2f}%")# 程序入口，当脚本作为主程序运行时，调用handwritingClassTest函数进行测试
if __name__ == '__main__':handwritingClassTest()

# 首先导入鸢尾花数据载入工具
from sklearn.datasets import load_iris
#导入KNN分类模型
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
#为了方便可视化，我们再导入matplotlib和seaborn
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
#加载鸢尾花数据集，赋值给iris变量
iris = load_iris()
#查看数据集的键名
iris.keys()
#查看数据集的特征名称
iris.feature_names
# 查看数据集中的样本分类
iris.target 
#将样本的特征和标签分别赋值给X和y
x, y = iris.data, iris.target 
#查看是否成功
x.shape
#导入数据集拆分工具
from sklearn.model_selection import train_test_split
#将X和y拆分为训练集和验证集
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(x,y)
#查看拆分情况
x_train.shape
#创建KNN分类器,参数保持默认设置
knn_clf = KNeighborsClassifier(n_neighbors=6)
#使用训练集拟合模型
knn_clf.fit(x_train,y_train)
#查看模型在训练集和验证集中的准确率print('训练集准确率：%.2f'%knn_clf.score(x_train, y_train))
print('验证集准确率：%.2f'%knn_clf.score(x_test, y_test))# 导入网格搜索
from sklearn.model_selection import GridSearchCV
# 定义一个从1到10的n_neighbors
n_neighbors = tuple(range(1,11,1))
# 创建网格搜索示例，estimator 用knn分类器
# 把刚刚定义的n_neighbors 传入param_grid参数
# cv参数指交叉验证次数为5
cv = GridSearchCV(estimator=KNeighborsClassifier(),param_grid = {'n_neighbors':n_neighbors},cv = 5)
# 使用网络搜索你和数据集
cv.fit(x,y)
# 查看最优参数
cv.best_params_

训练集准确率：0.96
验证集准确率：0.95{'n_neighbors': 6}