【实践】数据挖掘DM课程课业打卡实验2 朴素贝叶斯分类器

我就是我 2023-02-16 05:50 10阅读 0赞

### 【实践】数据挖掘DM课程课业打卡实验2 朴素贝叶斯分类器 ###

*  一、实验目的
 *  二、实验内容
 *   *  1、（难度1）编程实现朴素贝叶斯分类器的训练。假设数据只涉及连续属性。
     *  2、（难度2）编程实现朴素贝叶斯分类器的训练和分类。
     *  3、（难度2）编程实现朴素贝叶斯分类器的训练。
     *  4、（难度3）编程实现朴素贝叶斯分类器的训练和分类。

***叮嘟！这里是小啊呜的学习课程资料整理。好记性不如烂笔头，今天也是努力进步的一天。一起加油进阶吧！***  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

# 一、实验目的 #

（1）理解朴素贝叶斯分类器的工作原理。  
（2）编程实现朴素贝叶斯分类器。

# 二、实验内容 #

## 1、（难度1）编程实现朴素贝叶斯分类器的训练。假设数据只涉及连续属性。 ##

测试代码如下：

load('trainingData.mat');
    load('testingData.mat');
    [Params,prior,AllLabels] = NaiveBayesTrain1(trAttr, trLabels);

（将执行正确的代码粘贴在此处，核心代码要求有注释）

function [Params,prior,AllLabels] = NaiveBayesTrain(trAttr, trLabels)
    %NaiveBayesTrain只处理连续分类，不处理分类属性；
    
    AllLabels = unique(trLabels);
    numClass = length(AllLabels);    %取得所有类标号的种类个数；
    
    for i =1:numClass
        ind=find(trLabels==AllLabels(i));
        Ind4Class{ i,1}=ind;
        prior(i)=length(ind)/length(trLabels);
    end
    
    numAttr=size(trAttr,2);
    Params{ numClass,numAttr}=[];%初始化参数cell；
    
    for AttrInd =1:numAttr
        AttrVals=trAttr(:,AttrInd);
        for i=1:numClass
            Params{ i,AttrInd}=GetParams4ContiAttr(AttrVals,Ind4Class{ i,1});
        end
    end
    end
    
    function Params1=GetParams4ContiAttr(AttrVals,ind)
    AttrVals4ThisClass=AttrVals(ind);
    Params1(1)=mean(AttrVals4ThisClass);   %求得均值；
    Params1(2)=var(AttrVals4ThisClass);    %求得方差；
    
    end

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

## 2、（难度2）编程实现朴素贝叶斯分类器的训练和分类。 ##

假设数据只涉及连续属性。

测试代码如下：

load('trainingData.mat');
    load('testingData.mat');
    [Labels]=bys_classify1(trAttr, trLabels,tstAttr);
    acc=sum(Labels ==tstLabels)/length(Labels);

（将执行正确的代码粘贴在此处，核心代码要求有注释）

% load('trainingData.mat');
    % load('testingData.mat');
    % [Labels]=bys_classify1(trAttr, trLabels,tstAttr);
    % acc=sum(Labels ==tstLabels)/length(Labels);
     
    %bys_classify1实现朴素贝叶斯分类器的训练和分类。数据只涉及连续属性。
    function [Labels]=bys_classify1(trAttr,trLabels,tstAttr)
    [Params,prior,AllLabels]=NaiveBayesTrain(trAttr,trLabels);
    N=size(tstAttr,1);
    Labels=zeros(N,1);
    for i=1:N
        tstAttrSample=tstAttr(i,:);
        post=NaiveBayesPredict(Params,prior,tstAttrSample);
        [maxValue,index]=max(post);
        Labels(i)=AllLabels(index);
    end
    end
     
    function post=NaiveBayesPredict(Params,prior,tstAttr)%%分类
    numClass=length(prior);
    numAttr=length(tstAttr);
    post=[];
    for i=1;numClass
        p_AttrCond=1;
        for AttrInd=1;numAttr
            AttrVals=tstAttr(AttrInd);
                mean=Params{ i,AttrInd}(1);
                varriance=Params{ i,AttrInd}(2);
                sig=sqrt(varriance);
            end
        end
        post(i)=p_AttrCond*prior(i);
    end
     
     
    function [Params,prior,AllLabels]=NaiveBayesTrain(trAttr,trLabels)%%训练
    AllLabels=unique(trLabels);
    numClass=length(AllLabels);
    for i=1:numClass
        ind=find(trLabels==AllLabels(i));
        Ind4Class{ i,1}=ind;
        prior(i)=length(ind)/length(trLabels);
    end
     
    numAttr=size(trAttr,2);
    Params{ numClass,numAttr}=[];
     
    for AttrInd=1:numAttr
        AttrVals=trAttr(:,AttrInd);
        for i=1:numClass
           Params{ i,AttrInd}=GetParams4ContiAttr(AttrVals,Ind4Class{ i,1});
        end
    end
    end
     
     
    function Params1=GetParams4ContiAttr(AttrVals,ind)
    AttrVals4ThisClass=AttrVals(ind);
    Params1(1)=mean(AttrVals4ThisClass);
    Params1(2)=var(AttrVals4ThisClass);
    end

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

## 3、（难度2）编程实现朴素贝叶斯分类器的训练。 ##

假设数据既涉及连续属性，也涉及分类属性。

测试代码如下：

refund=[1 2 2 1 2 2 1 2 2 2]';
    mar=[1 2 1 2 3 2 3 1 2 1]';
    inc=[125,100,70,120,95,60,220,85,75,90]';
    trAttr =[refund,mar,inc];
    trLabels=[1 1 1 1 2 1 1 2 1 2]';
    tstAttr=[2,2,120];
    [type,Params,prior,AllLabels] = NaiveBayesTrain2(trAttr, trLabels);

（将执行正确的代码粘贴在此处，核心代码要求有注释）

% refund=[1 2 2 1 2 2 1 2 2 2]';
    % mar=[1 2 1 2 3 2 3 1 2 1]';
    % inc=[125,100,70,120,95,60,220,85,75,90]';
    % trAttr =[refund,mar,inc];
    % trLabels=[1 1 1 1 2 1 1 2 1 2]';
    % tstAttr=[2,2,120];
    % [type,Params,prior,AllLabels] = NaiveBayesTrain2(trAttr, trLabels);
     
    function [type,Params,prior,AllLabels]=NaiveBayesTrain2(trAttr,trLabels)
    AllLabels=unique(trLabels);
    numClass=length(AllLabels);  %取得所有类标号的种类个数
     
    for i=1:numClass
        ind=find(trLabels == AllLabels(i));
        Ind4Class{ i,1}=ind;
        prior(i)=length(ind)/length(trLabels);
    end
     
    numAttr=size(trAttr,2);
    Params{ numClass,numAttr}=[];  %初始化参数cell；
     
    for AttrInd=1:numAttr
        AttrVals=trAttr(:,AttrInd);
        numAttrValsClass=length(unique(AttrVals));%取得所有属性标号的种类个数；
        maxAttrVals=max(unique(AttrVals));%取得当前的最大属性标号；
        
        if(isempty(find(rem(AttrVals,1)~=0)) && numAttrValsClass<10 && maxAttrVals ==numAttrValsClass)
            %若属性为分类属性K种取值情况，要求取值为1，2，....k;
            %属性为分类属性，type=0;
            type(AttrInd)=0;
            for i=1:numClass
                Params{ i,AttrInd}=GetParams4CategoricalAttr(AttrVals,Ind4Class{ i,1});
            end
            
        else
            type(AttrInd)=1;
            
            for i=1:numClass
                Params{ i,AttrInd}=GetParams4ContiAttr(AttrVals,Ind4Class{ i,1});
            end
        end
        
    end
    end
     
     
    function Params1=GetParams4ContiAttr(AttrVals,ind)
     
    AttrVals4ThisClass=AttrVals(ind);
    Params1(1)=mean(AttrVals4ThisClass);   %求得均值；
    Params1(2)=var(AttrVals4ThisClass);    %求得方差；
     
    end
     
    function Params1=GetParams4CategoricalAttr(AttrVals,ind)
    Params1=[];
    AllAttrVals=unique(AttrVals);
    numAttrValsClass=length(AllAttrVals);
    AttrVals4ThisClass=AttrVals(ind);
    nj=length(ind);
     
    for i=1:numAttrValsClass
        nij=length(find(AttrVals4ThisClass==AllAttrVals(i)));
        Params1(i)=nij/nj;
        
    end
     
    end

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

## 4、（难度3）编程实现朴素贝叶斯分类器的训练和分类。 ##

（将执行正确的代码粘贴在此处，核心代码要求有注释）

function [Labels]=bys_classify(trAttr,trLabels,tstAttr)
    [type,Params,prior,AllLabels]=NaiveBayesTrain2(trAttr,trLabels);
    N=size(tstAttr,1);
    Labels=zeros(N,1);
     
    for i=1:N
        tstAttrSample=tstAttr(i,:);
        post=NaiveBayesPredict(type,Params,prior,tstAttrSample);
        [maxValue,index]=max(post);
        Labels(i)=AllLabels(index);
    end
    end
     
     
     
    function post=NaiveBayesPredict(type,Params,prior,tstAttr)
    numClass=length(prior);   %取得所有类标号的种类个数；
    numAttr=length(tstAttr);
    post=[];
    for i=1:numClass
        p_AttrCond=1;
        for AttrInd=1:numAttr
            AttrVals=tstAttr(AttrInd);
            if(type(AttrInd)==0)
                p=Params{ i,AttrInd}(AttrVals);    %属性编号是1，2；属性编号必须连续且从1开始；
                p_AttrCond=p_AttrCond*p;
                
                %属性为连续属性，type=1；
            else
                mean=Params{ i,AttrInd}(1);
                varriance=Params{ i,AttrInd}(2);
                sig=sqrt(varriance);
                p=(1/(sqrt(2*pi)*sig))*exp(-(AttrVals-mean)^2/(2*sig^2));
                p_AttrCond=p_AttrCond*p;
            end
        end
        
        post(i)=p_AttrCond*prior(i);
        
    end
     
    end
     
     
    function [type,Params,prior,AllLabels]=NaiveBayesTrain2(trAttr,trLabels)
    AllLabels=unique(trLabels);
    numClass=length(AllLabels);  %取得所有类标号的种类个数
     
    for i=1:numClass
        ind=find(trLabels == AllLabels(i));
        Ind4Class{ i,1}=ind;
        prior(i)=length(ind)/length(trLabels);
    end
     
    numAttr=size(trAttr,2);
    Params{ numClass,numAttr}=[];  %初始化参数cell；
     
    for AttrInd=1:numAttr
        AttrVals=trAttr(:,AttrInd);
        numAttrValsClass=length(unique(AttrVals));%取得所有属性标号的种类个数；
        maxAttrVals=max(unique(AttrVals));%取得当前的最大属性标号；
        
        if(isempty(find(rem(AttrVals,1)~=0)) && numAttrValsClass<10 && maxAttrVals ==numAttrValsClass)
            %若属性为分类属性K种取值情况，要求取值为1，2，....k;
            %属性为分类属性，type=0;
            type(AttrInd)=0;
            for i=1:numClass
                Params{ i,AttrInd}=GetParams4CategoricalAttr(AttrVals,Ind4Class{ i,1});
            end
            
        else
            type(AttrInd)=1;
            
            for i=1:numClass
                Params{ i,AttrInd}=GetParams4ContiAttr(AttrVals,Ind4Class{ i,1});
            end
        end
        
    end
    end
     
    function Params1=GetParams4ContiAttr(AttrVals,ind)
     
    AttrVals4ThisClass=AttrVals(ind);
    Params1(1)=mean(AttrVals4ThisClass);   %求得均值；
    Params1(2)=var(AttrVals4ThisClass);    %求得方差；
     
    end
     
    function Params1=GetParams4CategoricalAttr(AttrVals,ind)
    Params1=[];
    AllAttrVals=unique(AttrVals);
    numAttrValsClass=length(AllAttrVals);
    AttrVals4ThisClass=AttrVals(ind);
    nj=length(ind);
     
    for i=1:numAttrValsClass
        nij=length(find(AttrVals4ThisClass==AllAttrVals(i)));
        Params1(i)=nij/nj;
        
    end
     
    end

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

**Ending！**  
更多课程知识学习记录随后再来吧！

就酱，嘎啦！

![在这里插入图片描述][20200207152559955.png_pic_center]

注：  
人生在勤，不索何获。

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200608160917579.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200608160928434.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200608160947413.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
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