K En Yakın Komşu (K-Nearest Neighbor) Sınıflandırma: Python Örnek Uygulama

Erkan ŞİRİN 26 Haziran 2017 Makine Öğrenmesi 4 17251 937 kelime - 6 dakika123

---

Bu yazıya puan ver

(No Ratings Yet)

Loading...

---

Sınıflandırma notları serimize devam ediyoruz. Sınıflandırma ve k en yakın komşu teorisinden daha önce bahsetmiştik. Özet olarak tekrar bir üzerinden geçelim. Sınıflandırmada bildiğimiz gibi eğittiğimiz bir model kullanarak hedef niteliğini bilmediğimiz ancak elimizde özellikleri olan bir nesnenin hangi sınıfa dahil olacağını tahmin ediyoruz. Sınıflandırma algoritmalarından k en yakın komşu en yaygın olarak kullanılan algoritmadır. Mantık kabaca şöyle; k sayısı belirlenir, nesnenin hangi sınıfa dahil olacağını belirlemek için kendisine en yakın olan kaç komşu kullanılacağına dair bir sayı. Bu komşulara olan mesafe bir yöntemle hesaplanır (örn. öklid) Daha sonra bu k sayısı içinde en fazla hangi sınıfa yakınlık var ise bilinmeyen nesnenin de o sınıfa dahil olduğuna hükmedilir. Bu yazımızda Python ile uygulama yapacağız.

Kütüphaneleri İndirme, Çalışma Dizinini Ayarlama, Veri Setini İndirme

Veri setini buradan indirebilirsiniz.

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
import os
os.chdir('Calisma_Dizniniz')
dataset = pd.read_csv('SosyalMedyaReklamKampanyası.csv')

Spyder’ın variable explorer penceresinden veri setimizi görelim:

Veriyi Anlamak

Yukarıda gördüğümüz veri seti beş nitelikten oluşuyor. Veri seti bir sosyal medya kayıtlarından derlenmiş durumda. KullaniciID müşteriyi belirleyen eşsiz rakam, Cinsiyet, Yaş, Tahmini Gelir yıllık tahmin edilen gelir, SatinAldiMi ise belirli bir ürünü satın almış olup olmadığı, hadi lüks araba diyelim. Bu veri setinde kolayca anlaşılabileceği gibi hedef değişkenimiz SatinAldiMi’dir. Diğer dört nitelik ise bağımsız niteliklerdir. Bu bağımsız niteliklerle bağımlı nitelik (satın alma davranışının gerçekleşip gerçekleşmeyeceği) tahmin edilecek.

Veri Setini Bağımlı ve Bağımsız Niteliklere Ayırmak

Yukarıda gördüğümüz niteliklerden bağımsız değişken olarak sadece yaş ve tahmini maaşı kullanacağız.

X = dataset.iloc[:, [2,3]].values
y = dataset.iloc[:, 4].values

Veriyi Eğitim ve Test Olarak Ayırmak

Veri setinde 400 kayıt var bunun 300’ünü eğitim, 100’ünü test için ayıralım.

from sklearn.cross_validation import train_test_split
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size = 0.25, random_state = 0)

Feature Scaling

Bağımsız değişkenlerden yaş ile tahmini gelir aynı birimde olmadığı için feature scaling uygulayacağız.

from sklearn.preprocessing import StandardScaler
sc_X = StandardScaler()
X_train = sc_X.fit_transform(X_train)
X_test = sc_X.transform(X_test)

K En Yakın Komşu Modeli Oluşturmak ve Eğitmek

Şimdi scikit-learn kütüphanesi neighbors modülü KNeighborClassifier sınıfından oluşturacağımız classifier nesnesi modelimiz oluşturalım.

from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
classifier = KNeighborsClassifier(n_neighbors=5, metric='minkowski', p = 2)
classifier.fit(X_train, y_train)

Sınıf parametrelerinden biraz bahsedelim. n_neighbors kullanılacak komşu sayısı. metric ise komşuların yakınlığını belirlemede hangi yöntemi kullanacağımız. mesafeye dayalı yöntem kullanacak isek minkowski seçiyoruz. p ise hangi mesafe yöntemini k kullanacağımız, 2 öklid mesafesini kullan demektir.

Test Seti ile Tahmin Yapmak

Ayırdığımız test setimizi (X_test) kullanarak oluşturduğumuz model ile tahmin yapalım  ve elde ettiğimiz set (y_pred) ile hedef değişken (y_test) test setimizi karşılaştıralım.

y_pred = classifier.predict(X_test)

Yukarıda y_test (gerçek veri) ile modelin tahmin ettiği y_pred bir görüntü bulunuyor. Örneğin 9. indekste bulunan müşteriye baktığımızda gerçekte satın alma gerçekleşmemiş iken model satın alır demiş, yani yanlış sınıflandırma yapmış. Şimdi kaç tane doğru kaç tane yanlış sınıflandırma olmuş bir bakalım.

Hata Matrisini Oluşturma

Yaptığımız sınıflandırmanın doğruluğunu kontrol etme yöntemlerinden birisi de hata matrisi oluşturmaktır. Hata matrisi için scikit-learn kütüphanesi metrics modülü confusion_matrix fonksiyonunu kullanıyoruz.

from sklearn.metrics import confusion_matrix
cm = confusion_matrix(y_test, y_pred)
print(cm)
[[64 4]
[ 3 29]]

Bildiğiniz gibi 100 kayıtlık test verisi ayırmıştık. Yukarıda gördüğümüz hata matrisine göre 7 kayıt yanlış sınıflandırılmış, 93 kayıt doğru sınıflandırılmış. Lojistik regresyonda yanlış sınıflandırma sayısı 11 idi. K en yakın komşu daha iyi iş çıkarmış görünüyor. Grafiğimizi görelim:

from matplotlib.colors import ListedColormap
X_set, y_set = X_train, y_train
X1, X2 = np.meshgrid(np.arange(start = X_set[:, 0].min() - 1, stop = X_set[:, 0].max() + 1, step = 0.01),
                     np.arange(start = X_set[:, 1].min() - 1, stop = X_set[:, 1].max() + 1, step = 0.01))
plt.contourf(X1, X2, classifier.predict(np.array([X1.ravel(), X2.ravel()]).T).reshape(X1.shape),
             alpha = 0.75, cmap = ListedColormap(('blue', 'green')))
plt.xlim(X1.min(), X1.max())
plt.ylim(X2.min(), X2.max())
for i, j in enumerate(np.unique(y_set)):
     plt.scatter(X_set[y_set == j, 0], X_set[y_set == j, 1],
                 c = ListedColormap(('yellow', 'green'))(i), label = j)
plt.title('K En Yakın Komşu (Eğitim Seti)')
plt.xlabel('Yaş')
plt.ylabel('Maaş')
plt.legend()
plt.show()

Şimdi grafiğimizi test setleri için çizelim. Bunun için yukarıdaki kodda veri setlerini ve etiket bilgilerini değiştirmek yeterli olur.

Yanlış sınıflandırılan 7 noktayı buradan sayabiliriz.