[Pytorch] Deep Learning Pytorch 3. 머신러닝 핵심 알고리즘

글씨가 잘 보이지 않으면 블로그 제일 아래에 테마를 변경하시거나 아래에 주소로 가서 보시면 됩니다.

https://github.com/JeongWooYeol/Deep-Learning-Pytorch/blob/main/3%EC%9E%A5.ipynb

 

 

 

 

 

3장¶

3.1 지도학습(Supervised Learning)¶

3.1.1 K-최근접 이웃¶

• 주어진 데이터에 대한 분류를 위해 사용
• 직관적이며 사용하기 쉬움
• 훈련 데이터를 충분히 확보할 수 있는 환경에서 사용하면 좋음

 

In [7]:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
from sklearn import metrics

names = ['sepal-length', 'sepal-width', 'petal-length', 'petal-width', 'Class']
# 데이터셋에 열(column) 이름 할당
dataset = pd.read_csv('./data/iris.data', names=names)
# pandas 데이터프레임에 저장

 

In [30]:

X = dataset.iloc[:, :-1].values # 제일 마지막 열을 제외한 값을 저장
y = dataset.iloc[:, 4].values # 다섯번째 열에 해당하는 값을 저장

print(X)
print(y)

from sklearn.model_selection import train_test_split
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.20)
# 불러온 X와 y를 이용해 train, test dataset을 분리(test는 20%)

 

 

[[5.1 3.5 1.4 0.2]
 [4.9 3.  1.4 0.2]
 [4.7 3.2 1.3 0.2]
 [4.6 3.1 1.5 0.2]
 [5.  3.6 1.4 0.2]
 [5.4 3.9 1.7 0.4]
 [4.6 3.4 1.4 0.3]
 [5.  3.4 1.5 0.2]
 [4.4 2.9 1.4 0.2]
 [4.9 3.1 1.5 0.1]
 [5.4 3.7 1.5 0.2]
 [4.8 3.4 1.6 0.2]
 [4.8 3.  1.4 0.1]
 [4.3 3.  1.1 0.1]
 [5.8 4.  1.2 0.2]
 [5.7 4.4 1.5 0.4]
 [5.4 3.9 1.3 0.4]
 [5.1 3.5 1.4 0.3]
 [5.7 3.8 1.7 0.3]
 [5.1 3.8 1.5 0.3]
 [5.4 3.4 1.7 0.2]
 [5.1 3.7 1.5 0.4]
 [4.6 3.6 1.  0.2]
 [5.1 3.3 1.7 0.5]
 [4.8 3.4 1.9 0.2]
 [5.  3.  1.6 0.2]
 [5.  3.4 1.6 0.4]
 [5.2 3.5 1.5 0.2]
 [5.2 3.4 1.4 0.2]
 [4.7 3.2 1.6 0.2]
 [4.8 3.1 1.6 0.2]
 [5.4 3.4 1.5 0.4]
 [5.2 4.1 1.5 0.1]
 [5.5 4.2 1.4 0.2]
 [4.9 3.1 1.5 0.1]
 [5.  3.2 1.2 0.2]
 [5.5 3.5 1.3 0.2]
 [4.9 3.1 1.5 0.1]
 [4.4 3.  1.3 0.2]
 [5.1 3.4 1.5 0.2]
 [5.  3.5 1.3 0.3]
 [4.5 2.3 1.3 0.3]
 [4.4 3.2 1.3 0.2]
 [5.  3.5 1.6 0.6]
 [5.1 3.8 1.9 0.4]
 [4.8 3.  1.4 0.3]
 [5.1 3.8 1.6 0.2]
 [4.6 3.2 1.4 0.2]
 [5.3 3.7 1.5 0.2]
 [5.  3.3 1.4 0.2]
 [7.  3.2 4.7 1.4]
 [6.4 3.2 4.5 1.5]
 [6.9 3.1 4.9 1.5]
 [5.5 2.3 4.  1.3]
 [6.5 2.8 4.6 1.5]
 [5.7 2.8 4.5 1.3]
 [6.3 3.3 4.7 1.6]
 [4.9 2.4 3.3 1. ]
 [6.6 2.9 4.6 1.3]
 [5.2 2.7 3.9 1.4]
 [5.  2.  3.5 1. ]
 [5.9 3.  4.2 1.5]
 [6.  2.2 4.  1. ]
 [6.1 2.9 4.7 1.4]
 [5.6 2.9 3.6 1.3]
 [6.7 3.1 4.4 1.4]
 [5.6 3.  4.5 1.5]
 [5.8 2.7 4.1 1. ]
 [6.2 2.2 4.5 1.5]
 [5.6 2.5 3.9 1.1]
 [5.9 3.2 4.8 1.8]
 [6.1 2.8 4.  1.3]
 [6.3 2.5 4.9 1.5]
 [6.1 2.8 4.7 1.2]
 [6.4 2.9 4.3 1.3]
 [6.6 3.  4.4 1.4]
 [6.8 2.8 4.8 1.4]
 [6.7 3.  5.  1.7]
 [6.  2.9 4.5 1.5]
 [5.7 2.6 3.5 1. ]
 [5.5 2.4 3.8 1.1]
 [5.5 2.4 3.7 1. ]
 [5.8 2.7 3.9 1.2]
 [6.  2.7 5.1 1.6]
 [5.4 3.  4.5 1.5]
 [6.  3.4 4.5 1.6]
 [6.7 3.1 4.7 1.5]
 [6.3 2.3 4.4 1.3]
 [5.6 3.  4.1 1.3]
 [5.5 2.5 4.  1.3]
 [5.5 2.6 4.4 1.2]
 [6.1 3.  4.6 1.4]
 [5.8 2.6 4.  1.2]
 [5.  2.3 3.3 1. ]
 [5.6 2.7 4.2 1.3]
 [5.7 3.  4.2 1.2]
 [5.7 2.9 4.2 1.3]
 [6.2 2.9 4.3 1.3]
 [5.1 2.5 3.  1.1]
 [5.7 2.8 4.1 1.3]
 [6.3 3.3 6.  2.5]
 [5.8 2.7 5.1 1.9]
 [7.1 3.  5.9 2.1]
 [6.3 2.9 5.6 1.8]
 [6.5 3.  5.8 2.2]
 [7.6 3.  6.6 2.1]
 [4.9 2.5 4.5 1.7]
 [7.3 2.9 6.3 1.8]
 [6.7 2.5 5.8 1.8]
 [7.2 3.6 6.1 2.5]
 [6.5 3.2 5.1 2. ]
 [6.4 2.7 5.3 1.9]
 [6.8 3.  5.5 2.1]
 [5.7 2.5 5.  2. ]
 [5.8 2.8 5.1 2.4]
 [6.4 3.2 5.3 2.3]
 [6.5 3.  5.5 1.8]
 [7.7 3.8 6.7 2.2]
 [7.7 2.6 6.9 2.3]
 [6.  2.2 5.  1.5]
 [6.9 3.2 5.7 2.3]
 [5.6 2.8 4.9 2. ]
 [7.7 2.8 6.7 2. ]
 [6.3 2.7 4.9 1.8]
 [6.7 3.3 5.7 2.1]
 [7.2 3.2 6.  1.8]
 [6.2 2.8 4.8 1.8]
 [6.1 3.  4.9 1.8]
 [6.4 2.8 5.6 2.1]
 [7.2 3.  5.8 1.6]
 [7.4 2.8 6.1 1.9]
 [7.9 3.8 6.4 2. ]
 [6.4 2.8 5.6 2.2]
 [6.3 2.8 5.1 1.5]
 [6.1 2.6 5.6 1.4]
 [7.7 3.  6.1 2.3]
 [6.3 3.4 5.6 2.4]
 [6.4 3.1 5.5 1.8]
 [6.  3.  4.8 1.8]
 [6.9 3.1 5.4 2.1]
 [6.7 3.1 5.6 2.4]
 [6.9 3.1 5.1 2.3]
 [5.8 2.7 5.1 1.9]
 [6.8 3.2 5.9 2.3]
 [6.7 3.3 5.7 2.5]
 [6.7 3.  5.2 2.3]
 [6.3 2.5 5.  1.9]
 [6.5 3.  5.2 2. ]
 [6.2 3.4 5.4 2.3]
 [5.9 3.  5.1 1.8]]
['Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa'
 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa'
 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa'
 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa'
 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa'
 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa'
 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa'
 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa'
 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa'
 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa' 'Iris-setosa'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor'
 'Iris-versicolor' 'Iris-versicolor' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica'
 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica' 'Iris-virginica']

 

In [31]:

from sklearn.preprocessing import StandardScaler
s = StandardScaler() # 특성 스케일링(feature scaling), 평균이 0, 표준편차가 1이 되도록 변환

X_train = s.fit_transform(X_train)
X_test = s.fit_transform(X_test)
# train, test dataset을 스케일링 진행

 

In [32]:

from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
knn = KNeighborsClassifier(n_neighbors=50) # k = 50인 k-nearest neighbors model 생성
knn.fit(X_train, y_train) # train

 

Out[32]:

KNeighborsClassifier(n_neighbors=50)

In a Jupyter environment, please rerun this cell to show the HTML representation or trust the notebook.
On GitHub, the HTML representation is unable to render, please try loading this page with nbviewer.org.

 

In [33]:

from sklearn.metrics import accuracy_score
y_pred = knn.predict(X_test)
print("정확도: {: .6f}".format( accuracy_score(y_test, y_pred)))
# random하게 데이터를 자르기 떄문에 새로 데이터를 자르고 학습시킬 때마다 정확도가 달라짐.

 

 

정확도:  0.900000

 

In [41]:

# 이번에는 최적의 k 값을 찾는 코드
k=10
acc_array=np.zeros(k)
for k in np.arange(1,k+1,1): 
    classifier = KNeighborsClassifier(n_neighbors=k).fit(X_train,y_train) # k값을 다르게 모델 생성
    y_pred = classifier.predict(X_test)
    acc = metrics.accuracy_score(y_test, y_pred)
    acc_array[k-1]=acc 

max_acc=np.amax(acc_array)
acc_list=list(acc_array)
k=acc_list.index(max_acc)
print("정확도 ", max_acc, "으로 최적의 k는", k+1, "입니다.") # 가장 정확도가 높은 결과 출력
# k 값에 따라 정확도가 많이 변하며 초기 설정이 매우 중요!!

 

 

정확도  0.9666666666666667 으로 최적의 k는 2 입니다.

 

 

3.1.2 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine, SVM)¶

• 주어진 데이터에 대한 분류를 할 때 사용
• 정확도가 매우 좋으므로 정확도를 요구하는 분류 문제를 다룰 때 사용
• 텍스트를 분류할 때도 많이 사용
• SVM은 분류를 위한 기준선을 정의하는 모델
• 분류되지 않은 새로운 데이터를 받으면 결정 경계를 기준으로 경계의 어느 쪽에 속하는지 분류하는 모델

 

In [33]:

from sklearn import svm
from sklearn import metrics
from sklearn import datasets
from sklearn import model_selection

import tensorflow as tf
import os
os.environ['TF_CPP_MIN_LOG_LEVEL'] = '3' 
# 'TF_CPP_MIN_LOG_LEVEL' 이라는 환경 변수를 사용해 로깅을 제어
# 초기값은 0으로 모든 로그가 표시, INFO 로그를 필터링 하려면 1, WARNING 로그를 필터링하려면 2
# ERROR 로그를 추가로 필터링 하려면 3으로 설정

 

In [34]:

iris = datasets.load_iris() # sklearn에서 제공하는 iris 데이터 호출
x_train, x_test, y_train, y_test = model_selection.train_test_split(iris.data, 
                                                                    iris.target, 
                                                                    test_size=0.6, 
                                                                   random_state=42)
# sklaern.model_selection을 사용해 train, test dataset 분리

 

In [35]:

svm = svm.SVC(kernel='linear', C=1.0, gamma=0.5) # linear 커널을 사용하는 svm 생성
# C는 오류를 얼마나 허용할 지에 대한 값(클수록 하드 마진)
# gamma는 결정 경계를 얼마나 유연하게 가져갈 지에 대한 값. 너무 크면 overfitting 일어남
svm.fit(x_train, y_train)
predictions = svm.predict(x_test)
score = metrics.accuracy_score(y_test, predictions)
print('정확도: {0:f}'.format(score))

 

 

정확도: 0.988889

 

 

3.1.3 의사결정 트리¶

• 주어진 데이터에 대한 분류, 결과값을 예측할 때 사용
• 이상치가 많은 값으로 구성된 데이터셋을 다룰 때 사용
• 결정 과정이 시각적으로 표현되기 때문에 머신러닝이 어떤 방식으로 의사 결정을 하는지 알고 싶을 때 유용

 

In [5]:

import pandas as pd
df = pd.read_csv('./data/titanic/train.csv', index_col='PassengerId')
print(df.head())

 

 

             Survived  Pclass  \
PassengerId                     
1                   0       3   
2                   1       1   
3                   1       3   
4                   1       1   
5                   0       3   

                                                          Name     Sex   Age  \
PassengerId                                                                    
1                                      Braund, Mr. Owen Harris    male  22.0   
2            Cumings, Mrs. John Bradley (Florence Briggs Th...  female  38.0   
3                                       Heikkinen, Miss. Laina  female  26.0   
4                 Futrelle, Mrs. Jacques Heath (Lily May Peel)  female  35.0   
5                                     Allen, Mr. William Henry    male  35.0   

             SibSp  Parch            Ticket     Fare Cabin Embarked  
PassengerId                                                          
1                1      0         A/5 21171   7.2500   NaN        S  
2                1      0          PC 17599  71.2833   C85        C  
3                0      0  STON/O2. 3101282   7.9250   NaN        S  
4                1      0            113803  53.1000  C123        S  
5                0      0            373450   8.0500   NaN        S  

 

In [6]:

df = df[['Pclass', 'Sex', 'Age', 'SibSp', 'Parch', 'Fare', 'Survived']] # 원하는 데이터들만 골라 추출
print(df)
df['Sex'] = df['Sex'].map({'male': 0, 'female': 1}) # male은 0, female은 1로 변경
df = df.dropna() # Nan이 있는 행은 drop
print(df)

X = df.drop('Survived', axis=1) # 'Survived'를 예측 레이블로 사용하기 위해 해당 레이블을 제외하고 X에 저장
y = df['Survived'] # 정답 레이블로 사용하기 위해 y에 'Survived' 저장
print(X)
print(y)

 

 

             Pclass     Sex   Age  SibSp  Parch     Fare  Survived
PassengerId                                                       
1                 3    male  22.0      1      0   7.2500         0
2                 1  female  38.0      1      0  71.2833         1
3                 3  female  26.0      0      0   7.9250         1
4                 1  female  35.0      1      0  53.1000         1
5                 3    male  35.0      0      0   8.0500         0
...             ...     ...   ...    ...    ...      ...       ...
887               2    male  27.0      0      0  13.0000         0
888               1  female  19.0      0      0  30.0000         1
889               3  female   NaN      1      2  23.4500         0
890               1    male  26.0      0      0  30.0000         1
891               3    male  32.0      0      0   7.7500         0

[891 rows x 7 columns]
             Pclass  Sex   Age  SibSp  Parch     Fare  Survived
PassengerId                                                    
1                 3    0  22.0      1      0   7.2500         0
2                 1    1  38.0      1      0  71.2833         1
3                 3    1  26.0      0      0   7.9250         1
4                 1    1  35.0      1      0  53.1000         1
5                 3    0  35.0      0      0   8.0500         0
...             ...  ...   ...    ...    ...      ...       ...
886               3    1  39.0      0      5  29.1250         0
887               2    0  27.0      0      0  13.0000         0
888               1    1  19.0      0      0  30.0000         1
890               1    0  26.0      0      0  30.0000         1
891               3    0  32.0      0      0   7.7500         0

[714 rows x 7 columns]

 

In [10]:

from sklearn.model_selection import train_test_split
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, random_state=1)

 

In [11]:

from sklearn import tree
model = tree.DecisionTreeClassifier() # model 생성

 

In [12]:

model.fit(X_train, y_train) # train

 

Out[12]:

DecisionTreeClassifier()

In a Jupyter environment, please rerun this cell to show the HTML representation or trust the notebook.
On GitHub, the HTML representation is unable to render, please try loading this page with nbviewer.org.

 

In [17]:

y_predict = model.predict(X_test) # predict
from sklearn.metrics import accuracy_score
accuracy_score(y_test, y_predict)

 

Out[17]:

0.8268156424581006

 

In [20]:

from sklearn.metrics import confusion_matrix
pd.DataFrame(
    confusion_matrix(y_test, y_predict),
    columns=['Predicted Not Survival', 'Predicted Survival'],
    index=['True Not Survival', 'True Survival']
) # confusion_matrix에 대한 결과

 

Out[20]:

	Predicted Not Survival	Predicted Survival
True Not Survival	97	15
True Survival	16	51

 

 

3.1.4 로지스틱 회귀¶

• 회귀: 변수가 두 개 주어졌을 때 한 변수에서 다른 변수를 예측하거나 두 변수의 관계를 규명하는 데 사용한는 방법
  • 독립 변수(예측 변수): 영향을 미칠 것으로 예상되는 변수
  • 종속 변수(기준 변수): 영향을 받을 것으로 예상되는 변수

 

 

로지스틱 회귀

• 데이터를 분류할 때 사용
• 주어진 데이터에 대한 확신이 없거나(예를 들어 분류 결과에 확신이 없을 때) 향후 추가적으로 훈련 데이터셋을 수집하여 모델을 훈련시킬 수 있는 환경에서 사용하면 유용
• 분석하고자 하는 대상들이 두 집단 혹은 그 이상의 집단으로 나누어진 경우, 개별 관측자들이 어느 집단으로 분류될 수 있는지 분석하고 이를 예측하는 모형을 개발하는 데 사용되는 기법

 

 

|구분|일반적인 회귀 분석| 로지스특 회귀 분석| |---|----------------|-----------------| |종속 변수|연속형 변수|이산형 변수| |모형 탐색 방법|최소제곱법|최대우도법| |모형 검정|F-테스트, t-테스트|X^2 테스트|

 

In [23]:

%matplotlib inline
from sklearn.datasets import load_digits
digits = load_digits()
print("Image Data Shape" , digits.data.shape) # digits dataset의 형태(총 1797장의 이미지, 8 x 8 크기)
print("Label Data Shape", digits.target.shape) # digit dataset의 레이블

 

 

Image Data Shape (1797, 64)
Label Data Shape (1797,)

 

In [24]:

import numpy as np 
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(20,4))
for index, (image, label) in enumerate(zip(digits.data[0:5], digits.target[0:5])): # 이미지 5장 출력
    plt.subplot(1, 5, index + 1)
    plt.imshow(np.reshape(image, (8,8)), cmap=plt.cm.gray)
    plt.title('Training: %i\n' % label, fontsize = 20)

 

 

 

In [25]:

from sklearn.model_selection import train_test_split
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(digits.data, digits.target, test_size=0.25, random_state=0)
# train, test 분리
from sklearn.linear_model import LogisticRegression
logisticRegr = LogisticRegression() # 로지스틱 회귀 모델의 인스턴스 생성
logisticRegr.fit(x_train, y_train) # train

 

 

C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\linear_model\_logistic.py:444: ConvergenceWarning: lbfgs failed to converge (status=1):
STOP: TOTAL NO. of ITERATIONS REACHED LIMIT.

Increase the number of iterations (max_iter) or scale the data as shown in:
    https://scikit-learn.org/stable/modules/preprocessing.html
Please also refer to the documentation for alternative solver options:
    https://scikit-learn.org/stable/modules/linear_model.html#logistic-regression
  n_iter_i = _check_optimize_result(

Out[25]:

LogisticRegression()

In a Jupyter environment, please rerun this cell to show the HTML representation or trust the notebook.
On GitHub, the HTML representation is unable to render, please try loading this page with nbviewer.org.

 

In [28]:

logisticRegr.predict(x_test[0].reshape(1,-1)) # total predict
logisticRegr.predict(x_test[0:10]) # 처음 10개 결과 출력

 

Out[28]:

array([2, 8, 2, 6, 6, 7, 1, 9, 8, 5])

 

In [30]:

predictions = logisticRegr.predict(x_test)
score = logisticRegr.score(x_test, y_test)
print(score)

 

 

0.9511111111111111

 

In [31]:

import numpy as np 
import seaborn as sns # confusion matrix을 표현하기 위해 seaborn 사용
from sklearn import metrics

cm = metrics.confusion_matrix(y_test, predictions)
plt.figure(figsize=(9,9))
sns.heatmap(cm, annot=True, fmt=".3f", linewidths=.5, square = True, cmap = 'Blues_r');
plt.ylabel('Actual label');
plt.xlabel('Predicted label');
all_sample_title = 'Accuracy Score: {0}'.format(score)
plt.title(all_sample_title, size = 15);
plt.show();
# 아래와 같이 표현하면 결과를 표현하기는 좋지만 직관적으로 이해하기에는 난해함
# confusion matrix는 결과 확인용만으로 사용하길 권장

 

 

 

 

3.1.4 선형 회귀¶

• 독립 변수 x를 사용하여 종속 변수 y의 움직임을 예측하고 설명하는데 사용
• 선형 회귀는 주어진 데이터에서 독립 변수(x)와 종속 변수(y)가 선형 관계를 가질 때 사용
• 복잡한 연산 과정이 없기 때문에 컴퓨팅 성능이 낮은 환경 혹은 메모리 성능이 좋지 않을 때 사용
• x와 y의 개수에 따라 단순 선형 회귀(simple linear regression), 다중 선형 회귀(multiple linear regression)

 

 

• 선형 회귀는 종속 변수와 독립 변수 사이의 관계를 설정하는데 사용, 변수 값을 추정 가능
• 로지스틱 회귀는 사건의 확률(0 또는 1)을 확인하는 데 사용
• 예를 들어 고객이 A 라는 제품을 구매할지 여부를 확인하는 경우 로지스틱 회귀 분석을 이용(종속 변수는 이진 변수로 표현되기 때문)

 

In [33]:

import pandas as pd  
import numpy as np  
import matplotlib.pyplot as plt  
import seaborn as seabornInstance 
from sklearn.model_selection import train_test_split 
from sklearn.linear_model import LinearRegression
from sklearn import metrics
%matplotlib inline

 

In [34]:

dataset = pd.read_csv('./data/weather.csv') # 날씨 dataset
# 강수량, 강설량, 기온, 풍속 및 뇌우 등 정보를 가지고 있지만 max temp, min temp만 사용할 예정

 

In [35]:

dataset.plot(x='MinTemp', y='MaxTemp', style='o')  # max temp, min temp만 사용
plt.title('MinTemp vs MaxTemp')  
plt.xlabel('MinTemp')  
plt.ylabel('MaxTemp') 
plt.show()

 

 

 

In [36]:

X = dataset['MinTemp'].values.reshape(-1,1) # min temp를 독립 변수 X로 지정
y = dataset['MaxTemp'].values.reshape(-1,1) # max temp를 종속 변수 y로 지정
# 즉 X 값에 따라 y의 값이 정해진다.
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=0)
# train, test dataset 분리
regressor = LinearRegression() # Linear Regression model
regressor.fit(X_train, y_train) #train

 

Out[36]:

LinearRegression()

In a Jupyter environment, please rerun this cell to show the HTML representation or trust the notebook.
On GitHub, the HTML representation is unable to render, please try loading this page with nbviewer.org.

 

In [37]:

y_pred = regressor.predict(X_test)
df = pd.DataFrame({'Actual': y_test.flatten(), 'Predicted': y_pred.flatten()})
df # Actual은 실제 max temp, Predicted는 model이 예측한 max temp

 

Out[37]:

	Actual	Predicted
0	25.2	23.413030
1	11.5	13.086857
2	21.1	27.264856
3	22.2	25.461874
4	20.4	26.937041
...	...	...
69	18.9	20.216833
70	22.8	27.674625
71	16.1	21.446140
72	25.1	24.970151
73	12.2	14.070302

74 rows × 2 columns

 

In [38]:

plt.scatter(X_test, y_test,  color='gray')
plt.plot(X_test, y_pred, color='red', linewidth=2)
plt.show() # test 결과

 

 

 

In [39]:

print('평균제곱법:', metrics.mean_squared_error(y_test, y_pred))
print('루트 평균제곱법:', np.sqrt(metrics.mean_squared_error(y_test, y_pred)))

 

 

평균제곱법: 17.01187766864062
루트 평균제곱법: 4.124545753006095

 

 

* 평균제곱법(MSE, Mean Square Error)
* 루트 평균제곱법(RMSE, Root Mean Square Error)

 

 

3.2 비지도학습(Unsupervision Learning)¶

• 레이블이 필요하지 않으며 정답이 없는 상태에서 훈련시키는 방식
• 군집은 데이터의 유사성(거리)를 축정한 후 유사성이 높은(거리가 짧은) 데이터끼리 집단으로 분류
• 차원 축소는 차원을 나타내는 특성을 줄여 데이터를 줄이는 방식

 

 

|구분|군집|차원 축소| |----|----|---------| |목표|데이터 그룹화|데이터 간소화| |주요 알고리즘|K-평균 군집화(K-Means)|주성분 분석(PCA)| |예시|사용자의 관심사에 따라 그룹화하여 마케팅에 활용|데이터 압축, 중요한 속성 도출|

 

 

3.2.1 K-평균 군집화(K-means clustering)¶

• 주어진 데이터에 대한 군집화를 위해 사용하며 주어진 데이터셋을 이용하여 몇 개의 클러스터를 구성할지 사전에 알 수 있을 때 사용하면 유용
• 적절한 K 값을 찾는 것이 중요

1. 중심점 선택: 랜덤하기 초기 중심점(centroid)을 선택한다.
2. 클러스터 할당: K개의 중심점과 각각의 개별 데이터 간의 거리(distance)를 측정한 후, 가장 가까운 중심점을 기준으로 데이터를 할당. 이 과정을 통해 클러스터가 구성
3. 새로운 중심정 선택: 클러스터마다 새로운 중심점을 계산
4. 범위 확인: 선택된 중심점에 더 이상 변화가 없다면 진행을 멈추고, 계속 변화가 있다면 2 ~ 3 과정을 반복

 

 

데이터가 비선형일 때, 군집 크기가 다를 때, 군집마다 밀집도(density)와 거리가 다를 때 사용하면 원하는 결과와 다르게 발생할 수 있으므로 사용하지 않는 것이 좋다.¶

 

In [13]:

import pandas as pd
from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
from sklearn.cluster import KMeans
import matplotlib.pyplot as plt

 

In [14]:

data = pd.read_csv('./data/sales data.csv') # 다양한 제품에 대한 연 지출 데이터
# Channel: 고객 채널(호텔/레스토랑/카페) 또는 소매 채널(명목형 데이터, 범주 간에 순서 의미가 없는 데이터)
# Region: 고객 지역(명목형 데이터, 범주 간에 순서 의미가 없는 데이터)
# Fresh: 신선한 제품에 대한 연간 지출(연속형 데이터)
# Milk: 유제품에 대한 연간 지출(연속형 데이터)
# Grocery: 식료품에 대한 연간 지출(연속형 데이터)
# Frozen: 냉동 제품에 대한 연간 지출(연속형 데이터)
# Detergent_Paper: 세제 및 종이 제품에 대한 연간 지출(연속형 데이터)
# Delicassen: 조제 식품에 대한 연간 지출(연속형 데이터)
data.head()

 

Out[14]:

	Channel	Region	Fresh	Milk	Grocery	Frozen	Detergents_Paper	Delicassen
0	2	3	12669	9656	7561	214	2674	1338
1	2	3	7057	9810	9568	1762	3293	1776
2	2	3	6353	8808	7684	2405	3516	7844
3	1	3	13265	1196	4221	6404	507	1788
4	2	3	22615	5410	7198	3915	1777	5185

 

In [15]:

categorical_features = ['Channel', 'Region']
continuous_features = ['Fresh', 'Milk', 'Grocery', 'Frozen', 'Detergents_Paper', 'Delicassen']

for col in categorical_features:
    dummies = pd.get_dummies(data[col], prefix=col) # 명목형 데이터는 판다스의 get_dummies() 메서드를 
    # 사용해 숫자로 변환
    data = pd.concat([data, dummies], axis=1)
    print(data)
    data.drop(col, axis=1, inplace=True)
data.head()

 

 

     Channel  Region  Fresh   Milk  Grocery  Frozen  Detergents_Paper  \
0          2       3  12669   9656     7561     214              2674   
1          2       3   7057   9810     9568    1762              3293   
2          2       3   6353   8808     7684    2405              3516   
3          1       3  13265   1196     4221    6404               507   
4          2       3  22615   5410     7198    3915              1777   
..       ...     ...    ...    ...      ...     ...               ...   
435        1       3  29703  12051    16027   13135               182   
436        1       3  39228   1431      764    4510                93   
437        2       3  14531  15488    30243     437             14841   
438        1       3  10290   1981     2232    1038               168   
439        1       3   2787   1698     2510      65               477   

     Delicassen  Channel_1  Channel_2  
0          1338          0          1  
1          1776          0          1  
2          7844          0          1  
3          1788          1          0  
4          5185          0          1  
..          ...        ...        ...  
435        2204          1          0  
436        2346          1          0  
437        1867          0          1  
438        2125          1          0  
439          52          1          0  

[440 rows x 10 columns]
     Region  Fresh   Milk  Grocery  Frozen  Detergents_Paper  Delicassen  \
0         3  12669   9656     7561     214              2674        1338   
1         3   7057   9810     9568    1762              3293        1776   
2         3   6353   8808     7684    2405              3516        7844   
3         3  13265   1196     4221    6404               507        1788   
4         3  22615   5410     7198    3915              1777        5185   
..      ...    ...    ...      ...     ...               ...         ...   
435       3  29703  12051    16027   13135               182        2204   
436       3  39228   1431      764    4510                93        2346   
437       3  14531  15488    30243     437             14841        1867   
438       3  10290   1981     2232    1038               168        2125   
439       3   2787   1698     2510      65               477          52   

     Channel_1  Channel_2  Region_1  Region_2  Region_3  
0            0          1         0         0         1  
1            0          1         0         0         1  
2            0          1         0         0         1  
3            1          0         0         0         1  
4            0          1         0         0         1  
..         ...        ...       ...       ...       ...  
435          1          0         0         0         1  
436          1          0         0         0         1  
437          0          1         0         0         1  
438          1          0         0         0         1  
439          1          0         0         0         1  

[440 rows x 12 columns]

Out[15]:

	Fresh	Milk	Grocery	Frozen	Detergents_Paper	Delicassen	Channel_1	Channel_2	Region_1	Region_2	Region_3
0	12669	9656	7561	214	2674	1338	0	1	0	0	1
1	7057	9810	9568	1762	3293	1776	0	1	0	0	1
2	6353	8808	7684	2405	3516	7844	0	1	0	0	1
3	13265	1196	4221	6404	507	1788	1	0	0	0	1
4	22615	5410	7198	3915	1777	5185	0	1	0	0	1

 

In [16]:

# 연속형 데이터의 모든 특성에 동일하게 중요성을 부여하기 위해 스케일링(scaling)을 적용
mms = MinMaxScaler()
print(data)
mms.fit(data)
data_transformed = mms.transform(data)
print(data_transformed)

 

 

     Fresh   Milk  Grocery  Frozen  Detergents_Paper  Delicassen  Channel_1  \
0    12669   9656     7561     214              2674        1338          0   
1     7057   9810     9568    1762              3293        1776          0   
2     6353   8808     7684    2405              3516        7844          0   
3    13265   1196     4221    6404               507        1788          1   
4    22615   5410     7198    3915              1777        5185          0   
..     ...    ...      ...     ...               ...         ...        ...   
435  29703  12051    16027   13135               182        2204          1   
436  39228   1431      764    4510                93        2346          1   
437  14531  15488    30243     437             14841        1867          0   
438  10290   1981     2232    1038               168        2125          1   
439   2787   1698     2510      65               477          52          1   

     Channel_2  Region_1  Region_2  Region_3  
0            1         0         0         1  
1            1         0         0         1  
2            1         0         0         1  
3            0         0         0         1  
4            1         0         0         1  
..         ...       ...       ...       ...  
435          0         0         0         1  
436          0         0         0         1  
437          1         0         0         1  
438          0         0         0         1  
439          0         0         0         1  

[440 rows x 11 columns]
[[0.11294004 0.13072723 0.08146416 ... 0.         0.         1.        ]
 [0.06289903 0.13282409 0.10309667 ... 0.         0.         1.        ]
 [0.05662161 0.11918086 0.08278992 ... 0.         0.         1.        ]
 ...
 [0.1295431  0.21013575 0.32594285 ... 0.         0.         1.        ]
 [0.091727   0.02622442 0.02402535 ... 0.         0.         1.        ]
 [0.02482434 0.02237109 0.02702178 ... 0.         0.         1.        ]]

 

In [17]:

Sum_of_squared_distances = []
K = range(1,15)
for k in K: # K에 1 부터 14까지 적용
    km = KMeans(n_clusters=k) # 1 ~ 14의 K 값 적용
    km = km.fit(data_transformed) # KMeans 모델 훈련
    Sum_of_squared_distances.append(km.inertia_) # km.inertia_는 계산 결과
    # SSM은 가장 가까운 클러스터 중심까지 거리를 제곱한 값의 합을 구할 때 사용

plt.plot(K, Sum_of_squared_distances, 'bx-')
plt.xlabel('k')
plt.ylabel('Sum_of_squared_distances')
plt.title('Optimal k')
plt.show()

 

 

C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(
C:\ProgramData\Miniconda3\envs\yolov5\lib\site-packages\sklearn\cluster\_kmeans.py:1334: UserWarning: KMeans is known to have a memory leak on Windows with MKL, when there are less chunks than available threads. You can avoid it by setting the environment variable OMP_NUM_THREADS=2.
  warnings.warn(

 

 

 

• K가 증가하면 거리 제곱의 합은 0이 되는 경향이 있고, K를 최댓값 n(여기에서 n은 샘플 수)으로 설정하면 각 샘플이 자체 클러스터를 형성하여 거리 제곱 합이 0과 같아지기 때문

 

 

3.2.2 밀도 기반 군집 분석(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise, DBSCAN)¶

• 주어진 데이터에 대한 군집화를 위해 사용하며 K-mean clustering과 다르게 사전에 클러스터의 숫자를 알지 못할 때 사용하면 유용
• 주어진 데이터에 이상치가 많이 포함되었을 때 사용하면 유용
• noise에 영향을 받지 않으며, K-mean clustering에 비해 연산량은 많지만 오목하거나 볼록한 부분을 처리하는데 유용

1. 엡실론 내 점 개수 확인 및 중심점 결정: 원 안에 점 P1이 있을 때, 점 P1에서 거리 엡실론(epsilon) 내에 점이 m(minPts)개 있으면 하나의 군집으로 인식한다고 하자. 이때 엡실론 내에 점(데이터) m개를 가지고 있는 점 P1을 중심점(core point)라고 한다
2. 군집 확장: 1단계에서 새로운 군집을 생성했는데, 주어진 데이터를 사용하여 두 번째 군집을 생성. 데이터의 밀도 기반으로 군집을 생성하기 때문에 밀도가 높은 지역에서 중심점을 만족하는 데이터가 있다면 그 지역을 포함하여 새로운 군집을 생성
3. 1 ~ 2 단계 반복: 데이터가 밀집된 밀도가 높은 지역에서 더 이상 중심점을 정의할 수 없을 때까지 1 ~ 2 단계를 반복
4. 노이즈 정의: 어떤 군집에도 포함되지 않은 데이터를 노이즈로 정의

 

 

3.2.3 주성분 분석(PCA)¶

• 데이터의 간소화를 위해 사용하며 현재 데이터의 특성(변수)이 너무 많을 경우에는 데이터를 하나의 플롯(plot)에 시각화해서 살펴보는 것이 어렵다. 이때 특성 p개를 두세 개 정도로 압축해서 데이터를 시각화하여 살펴보고 싶을 때 유용한 알고리즘이다
• PCA는 고차원 데이터를 저차원(차원 축소) 데이터로 축소시키는 알고리즘!!
• 데이터들의 분포 특성을 잘 설명하는 벡터를 두 개 선택한 후 두 벡터를 위한 적절한 가중치를 찾을 때까지 학습을 진행
• 데이터 하나하나에 대한 성분을 분석하는 것이 아니라, 여러 데이터가 모여 하나의 분포를 이룰 때 이 분포의 주성분을 분석하는 방식

 

In [18]:

import numpy as np 
import pandas as pd 
import matplotlib.pyplot as plt 
  
from sklearn.cluster import DBSCAN 
from sklearn.preprocessing import StandardScaler 
from sklearn.preprocessing import normalize 
from sklearn.decomposition import PCA

 

In [29]:

X = pd.read_csv('./data/credit card.csv') 
X = X.drop('CUST_ID', axis = 1) # 'CUST_ID' 열 삭제
X.fillna(method ='ffill', inplace = True)  # method = 'ffill' 이므로 Nan인 위치에 전 행의 값을 복사해 채움
print(X.head())

 

 

       BALANCE  BALANCE_FREQUENCY  PURCHASES  ONEOFF_PURCHASES  \
0    40.900749           0.818182      95.40              0.00   
1  3202.467416           0.909091       0.00              0.00   
2  2495.148862           1.000000     773.17            773.17   
3  1666.670542           0.636364    1499.00           1499.00   
4   817.714335           1.000000      16.00             16.00   

   INSTALLMENTS_PURCHASES  CASH_ADVANCE  PURCHASES_FREQUENCY  \
0                    95.4      0.000000             0.166667   
1                     0.0   6442.945483             0.000000   
2                     0.0      0.000000             1.000000   
3                     0.0    205.788017             0.083333   
4                     0.0      0.000000             0.083333   

   ONEOFF_PURCHASES_FREQUENCY  PURCHASES_INSTALLMENTS_FREQUENCY  \
0                    0.000000                          0.083333   
1                    0.000000                          0.000000   
2                    1.000000                          0.000000   
3                    0.083333                          0.000000   
4                    0.083333                          0.000000   

   CASH_ADVANCE_FREQUENCY  CASH_ADVANCE_TRX  PURCHASES_TRX  CREDIT_LIMIT  \
0                0.000000                 0              2        1000.0   
1                0.250000                 4              0        7000.0   
2                0.000000                 0             12        7500.0   
3                0.083333                 1              1        7500.0   
4                0.000000                 0              1        1200.0   

      PAYMENTS  MINIMUM_PAYMENTS  PRC_FULL_PAYMENT  TENURE  
0   201.802084        139.509787          0.000000      12  
1  4103.032597       1072.340217          0.222222      12  
2   622.066742        627.284787          0.000000      12  
3     0.000000        627.284787          0.000000      12  
4   678.334763        244.791237          0.000000      12  
(8950, 17)

 

In [20]:

scaler = StandardScaler()
X_scaled = scaler.fit_transform(X) # 평균 0, 표준편차 1이 되도록 데이터 크기 조정
X_normalized = normalize(X_scaled) # 데이터가 가우스 분포를 따르도록 정규화
X_normalized = pd.DataFrame(X_normalized) # DataFrame 형태로 데이터 변경
print(X_normalized.head())

pca = PCA(n_components = 2) # 2차원으로 차원 축소 선언
X_principal = pca.fit_transform(X_normalized) # 차원 축소
X_principal = pd.DataFrame(X_principal) 
X_principal.columns = ['P1', 'P2'] 
print(X_principal.head())

 

 

         0         1         2         3         4         5         6   \
0 -0.312038 -0.106331 -0.181129 -0.152156 -0.148808 -0.198985 -0.343796   
1  0.219928  0.037539 -0.131224 -0.099751 -0.127038  0.728177 -0.341439   
2  0.126684  0.146785 -0.030505  0.030851 -0.128792 -0.132251  0.359775   
3  0.020571 -0.426063  0.097223  0.228832 -0.190449 -0.154451 -0.424878   
4 -0.151630  0.218959 -0.195282 -0.146778 -0.192118 -0.197278 -0.428601   

         7         8         9         10        11        12        13  \
0 -0.289304 -0.301518 -0.287892 -0.202942 -0.217975 -0.409413 -0.225497   
1 -0.189662 -0.256269  0.160403  0.030762 -0.165387  0.192455  0.228782   
2  0.757449 -0.259805 -0.191342 -0.134881 -0.030888  0.234046 -0.108741   
3 -0.167299 -0.384185 -0.108474 -0.138062 -0.231084  0.346093 -0.250827   
4 -0.168765 -0.387551 -0.285424 -0.201202 -0.233109 -0.382671 -0.153993   

         14        15        16  
0 -0.130160 -0.224036  0.153753  
1  0.024353  0.065458  0.100798  
2 -0.028363 -0.148900  0.102189  
3 -0.041942 -0.220185  0.151110  
4 -0.110323 -0.222114  0.152435  
         P1        P2
0 -0.489949 -0.679975
1 -0.519099  0.544830
2  0.330634  0.268882
3 -0.481656 -0.097615
4 -0.563512 -0.482504

 

In [24]:

db_default = DBSCAN(eps = 0.0375, min_samples = 3).fit(X_principal) # create model and train
labels = db_default.labels_ # cluster label의 numpy array를 labels에 저장

 

In [25]:

colours = {} 
colours[0] = 'y'
colours[1] = 'g'
colours[2] = 'b'
colours[-1] = 'k'
  
cvec = [colours[label] for label in labels] # 각 데이터 포인트에 대한 색상 벡터 생성
  
r = plt.scatter(X_principal['P1'], X_principal['P2'], color ='y'); 
g = plt.scatter(X_principal['P1'], X_principal['P2'], color ='g'); 
b = plt.scatter(X_principal['P1'], X_principal['P2'], color ='b'); 
k = plt.scatter(X_principal['P1'], X_principal['P2'], color ='k'); 
  
plt.figure(figsize =(9, 9)) 
plt.scatter(X_principal['P1'], X_principal['P2'], c = cvec) # 정의된 색상 벡터에 따라 X축에 P1,
# Y축에 P2
  
plt.legend((r, g, b, k), ('Label 0', 'Label 1', 'Label 2', 'Label -1'))
plt.show()

 

 

 

 

In [28]:

# 위 결과는 min_sample을 3으로 해서 좋지 않은 모습이다. 이번에는 50으로 변경해 진행
db = DBSCAN(eps = 0.0375, min_samples = 50).fit(X_principal) 
labels1 = db.labels_

colours1 = {} 
colours1[0] = 'r'
colours1[1] = 'g'
colours1[2] = 'b'
colours1[3] = 'c'
colours1[4] = 'y'
colours1[5] = 'm'
colours1[-1] = 'k'
  
cvec = [colours1[label] for label in labels1] 
colors1 = ['r', 'g', 'b', 'c', 'y', 'm', 'k' ] 
  
r = plt.scatter(
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[0]) 
g = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[1]) 
b = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[2]) 
c = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[3]) 
y = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[4]) 
m = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[5]) 
k = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[6]) 
  
plt.figure(figsize =(9, 9)) 
plt.scatter(X_principal['P1'], X_principal['P2'], c = cvec) 
plt.legend((r, g, b, c, y, m, k), 
           ('Label 0', 'Label 1', 'Label 2', 'Label 3', 'Label 4', 'Label 5', 'Label -1'), 
           scatterpoints = 1, 
           loc ='upper left', 
           ncol = 3, 
           fontsize = 8) 
plt.show()

 

 

(8950,)

 

 

 

In [30]:

db = DBSCAN(eps = 0.0375, min_samples = 100).fit(X_principal)
labels1 = db.labels_

colours1 = {} 
colours1[0] = 'r'
colours1[1] = 'g'
colours1[2] = 'b'
colours1[3] = 'c'
colours1[4] = 'y'
colours1[5] = 'm'
colours1[-1] = 'k'
  
cvec = [colours1[label] for label in labels1] 
colors1 = ['r', 'g', 'b', 'c', 'y', 'm', 'k' ] 
  
r = plt.scatter(
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[0]) 
g = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[1]) 
b = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[2]) 
c = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[3]) 
y = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[4]) 
m = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[5]) 
k = plt.scatter( 
    X_principal['P1'], X_principal['P2'], marker ='o', color = colors1[6]) 
  
plt.figure(figsize =(9, 9)) 
plt.scatter(X_principal['P1'], X_principal['P2'], c = cvec) 
plt.legend((r, g, b, c, y, m, k), 
           ('Label 0', 'Label 1', 'Label 2', 'Label 3', 'Label 4', 'Label 5', 'Label -1'), 
           scatterpoints = 1, 
           loc ='upper left', 
           ncol = 3, 
           fontsize = 8) 
plt.show()

 

 

 

 

 

모델에서 하이퍼파라미터 영향에 따라 클러스터 결과(성능)가 달라지므로, 최적의 성능을 내려면 하이퍼파라미터를 이용한 튜닝이 중요!!