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系统掌握scikit-learn：核心功能与实践指南

news 来源：原创 2025/5/18 16:28:11

1. scikit-learn 的核心功能

算法库：包含分类、回归、聚类、降维、预处理等经典机器学习算法（如线性回归、决策树、SVM、随机森林、K-means 等）。
内置数据集：提供多个经典数据集（如鸢尾花、糖尿病、波士顿房价等），方便快速上手练习。
评估工具：支持交叉验证、混淆矩阵、评估指标（准确率、F1分数等）。
数据预处理：标准化、特征编码、缺失值处理等功能。

2. 推荐练习方向

(1) 使用内置数据集练习基础任务

示例 1：分类任务（Iris 数据集）

from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from sklearn.metrics import accuracy_score

# 加载数据
iris = load_iris()
X, y = iris.data, iris.target

# 划分训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2)

# 训练模型
model = RandomForestClassifier()
model.fit(X_train, y_train)

# 预测与评估
y_pred = model.predict(X_test)
print("准确率:", accuracy_score(y_test, y_pred))

示例 2：回归任务（波士顿房价数据集）

from sklearn.datasets import load_boston
from sklearn.linear_model import LinearRegression
from sklearn.metrics import mean_squared_error

boston = load_boston()
X, y = boston.data, boston.target

X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2)
model = LinearRegression()
model.fit(X_train, y_train)

y_pred = model.predict(X_test)
print("均方误差:", mean_squared_error(y_test, y_pred))

(2) 数据预处理与特征工程

标准化：

from sklearn.preprocessing import StandardScaler
scaler = StandardScaler()
X_scaled = scaler.fit_transform(X)

缺失值处理：

from sklearn.impute import SimpleImputer
imputer = SimpleImputer(strategy='mean')
X_imputed = imputer.fit_transform(X)

(3) 模型调优与交叉验证

网格搜索（Grid Search）：

from sklearn.model_selection import GridSearchCV
param_grid = {'n_estimators': [10, 50, 100], 'max_depth': [None, 5, 10]}
grid_search = GridSearchCV(RandomForestClassifier(), param_grid)
grid_search.fit(X_train, y_train)
print("最佳参数:", grid_search.best_params_)

3. 推荐学习资源

官方文档：
scikit-learn 官网教程
提供从基础到高级的详细教程和代码示例。
经典书籍：
- 《Hands-On Machine Learning with Scikit-Learn, Keras, and TensorFlow》（Aurélien Géron 著）
- 《Python机器学习》（Sebastian Raschka 著）
在线课程：
- Coursera 的《Machine Learning Specialization》（吴恩达）
- Kaggle Learn 的 Scikit-Learn 课程（免费）。
练习平台：
- Kaggle：参与竞赛或练习项目（如泰坦尼克号生存预测、房价预测等）。
- Google Colab：免费的云端环境，可直接运行代码。

4. 推荐练习项目

分类任务：
- 鸢尾花分类（Iris Dataset）
- 手写数字识别（Digits Dataset）
- 垃圾邮件分类（使用公开数据集如SpamBase）
回归任务：
- 波士顿房价预测（Boston Dataset）
- 房价预测（使用 Zillow 或 Kaggle 的房价数据集）
聚类任务：
- 客户分群（使用人造数据或真实客户数据）
- 图像聚类（如手写数字的无监督分组）
综合项目：
- 预测糖尿病风险（使用糖尿病数据集）
- 预测用户流失（使用电信客户数据集）