5.波士顿房价预测（KNN，决策树，线性回归）

波士顿房价预测

[1. 机器学习中的任务分类](#1. 机器学习中的任务分类)
[2. 波士顿房价预测](#2. 波士顿房价预测)
- [2.1 分析数据](#2.1 分析数据)
- [2.2 比较 MAE 和 MSE](#2.2 比较 MAE 和 MSE)
- [2.2 代码](#2.2 代码)

1. 机器学习中的任务分类

有监督学习（supervised）：有特征也有标签
- 分类问题
  - classification
  - 预测离散量
- 回归问题
  - regression
  - 预测连续量
无监督学习（unsupervised）：无监督学习
- 聚类算法
  - KMeans
- 降维算法
  - PCA
自监督学习：
- 大模型预训练，使用自监督
- 输入文本，自己挖空填空

2. 波士顿房价预测

2.1 分析数据

观察数据，最后一列代表房价，是连续量，所以房价预测是一个回归问题。
24.00
21.60
34.70
33.40
36.20
28.70
22.90
27.10

2.2 比较 MAE 和 MSE

这里模型的评估与分类问题不同，此处采用的是平均方差误差；
MAE 平均绝对误差 指的是计算 （预测值-真实值） 的 平均值 ，这种方法可以直观地感受到误差的大小，也有实际的物理意义，更便于理解。但是绝对值会导致函数出现 不可导点 ，这将会给后续的计算带来很大麻烦；
MSE 平均平方误差 就是计算 （预测值-真实值） 的平方的 平均值，这样得到的结果并无实际意义，但是解决了不可导点的问题，从计算角度来讲，更容易求导，简化了计算。
虽然我们无法从 MSE 的数值上直接得到有效信息，但是却可以通过比较来评估模型的好坏，信息是在比较中产生的。

2.2 代码

加载和拆分数据

python 复制代码

X=[]
y=[]
with open('housing.data',mode='r',encoding='utf8') as f:
    for line in f:
        line = line.strip()
        if line:
            line = line.split(' ')
            line = [float(ele) for ele in line if ele]
            features=line[:-1]
            label=line[-1]
            X.append(features)
            y.append(label)

import numpy as np
X=np.array(X)
y=np.array(y)
print(X.shape,y.shape)  #:(506, 13) (506,)  #:(506, 13) (506,)

# 拆分数据
from sklearn.model_selection import train_test_split
X_train,X_test,y_train,y_test = train_test_split(X,y,test_size=0.15,random_state=0)

python 复制代码

# KNN
from sklearn.neighbors import KNeighborsRegressor
knn=KNeighborsRegressor()
knn.fit(X=X_train,y=y_train)
pred = knn.predict(X_test)
# MAE 平均绝对误差（有不可导点）
# acc1=np.abs(pred-y_test).mean()
# MSE 平均平方误差（一笔糊涂账，从计算角度来讲，求导方便）
print('均方差',((pred-y_test)**2).mean())  #:均方差 47.64864736842107

决策树

python 复制代码

# 决策树
from sklearn.tree import DecisionTreeRegressor
dtr=DecisionTreeRegressor()
dtr.fit(X_train,y_train)
pred=dtr.predict(X_test)
print('均方差',((pred-y_test)**2).mean())  #:均方差 32.76315789473684

线性回归
y = F ( X ) = x 0 w 0 + x 1 w 1 + x 2 w 2 + . . . + x 12 w 12 y=F(X)=x_0w_0+x_1w_1+x_2w_2+...+x_{12}w_{12} y=F(X)=x0w0+x1w1+x2w2+...+x12w12

python 复制代码

# 线性回归
from sklearn.linear_model import LinearRegression
lr=LinearRegression()
lr.fit(X_train,y_train)
pred=lr.predict(X_test)
MSE=((pred-y_test)**2).mean()
print('系数：',lr.coef_,'偏置',lr.intercept_)  
print('误差：',MSE)  #:误差： 33.12038170826738

输出：
系数： $-1.24536078e-01 4.06088227e-02 5.56827689e-03 2.17301021e+00 -1.72015611e+01 4.02315239e+00 -4.62527553e-03 -1.39681074e+00 2.84078987e-01 -1.17305066e-02 -1.06970964e+00 1.02237522e-02 -4.54390752e-01$ 偏置 36.0926776176116