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sklearn.datasets: Python中的标准机器学习数据集集合

sklearn.datasets是Python中的一个重要模块,它包含了许多标准的机器学习数据集,适用于各种机器学习的算法和模型训练。使用这个模块,可以很容易地下载和读取数据,进行数据预处理和特征工程,并且快速地开始机器学习的流程。

一、sklearn.datasets的安装和引用

sklearn.datasets模块是Scikit-learn机器学习库的一部分,在安装Scikit-learn时会自动安装。为了引用该模块,应该执行以下代码:

from sklearn.datasets import load_iris

上述代码导入了Iris数据集,其他数据集也可以按照相似的方式导入。当然也可以直接导入整个模块,例如:

import sklearn.datasets
data = sklearn.datasets.load_iris()

二、交换数据格式

在使用机器学习算法时,数据集的格式通常不适合直接应用于算法。常见的问题包括变量单位不一致,数据集中存在异常值,数据集中存在缺失的数值等。在这些情况下,可以使用sklearn.datasets模块中的方法来解决这些问题。例如:

from sklearn.datasets import load_iris
iris = load_iris()
X, y = iris.data, iris.target

上面代码展示了如何将Iris数据集中的数据和标签存储在变量X和y中。这里的数据和标签都是均匀的分布在两个变量中。在这种情况下,X是一个numpy数组,其中每一行表示一个数据点,每一列表示一个特征。y是一个numpy数组,存储了标签信息。

对于一些问题,数据集中的数据可能需要进行特殊处理。例如,对于图像分类问题,通常需要将图像变成一个向量。这时,sklearn.datasets库中的方法提供了相应的功能。例如,可以使用以下代码将scikit-learn提供的手写数字数据集MNIST转换为图像形式:

from sklearn.datasets import fetch_openml
digits = fetch_openml('mnist_784')
X = digits.data.reshape((-1, 28, 28))
y = digits.target

上面代码展示了如何由mnist_784数据集的mnist数据集其图像数据以及标签。变量X是一个numpy数组,其形状为(n_samples, 28, 28)。这里的n_samples是数据集的数量,而28,28是图像的长和宽。变量y是一个numpy数组,其中包括着相应图像的标签。

三、数据集操作

sklearn.datasets也提供数据集的操作和处理。例如,对于多标签数据集,可以使用以下代码删除某些标签:

import numpy as np
from sklearn.datasets import make_multilabel_classification

#生成一组多标签数据
X, Y = make_multilabel_classification(n_samples=100, sparse=False, n_classes=3, n_labels=2, random_state=42)
#随机删除10个标签
tag_indices = np.random.choice(Y.shape[1], 10)
for i in range(X.shape[0]):
    for j in tag_indices:
        Y[i][j] = 0

print(X.shape, Y.shape)

上述代码生成了一个100个样本的多标签数据集。然后对于每个样本,随机删除了其中的10个标签。最终变量X和Y分别是numpy数组,其中X的形状是(100, n_features),Y的形状是(100, n_classes)。

对于一些数据集,数据预处理和特征工程非常重要。在这种情况下,可以使用sklearn.datasets中预先定义的数据处理方法来完成预处理。例如,可以使用以下命令将MNIST数据集进行标准化:

from sklearn.datasets import fetch_openml
from sklearn.preprocessing import StandardScaler

mnist = fetch_openml('mnist_784')
X = StandardScaler().fit_transform(mnist.data.astype(float))
y = mnist.target

四、数据集简介

sklearn.datasets库中含有许多广泛使用的机器学习数据集。其中一些包括:

  • load_iris:鸢尾花(Iris)数据集,可以用于分类问题。
  • load_digits:一个手写数字数据集,用于分类问题。
  • load_boston:波士顿房价数据集,用于回归问题。
  • fetch_california_housing:加州住房价格数据集,用于回归问题。
  • fetch_olivetti_faces:一个人脸数据集,可用于人脸识别问题。
  • fetch_lfw_people:一个大型人物人脸数据集,用于人脸识别。

如果需要了解更多数据集的详细信息,可以访问scikit-learn官方文档。在每个数据集的页面中都提供有关数据集的详细信息、数据集的历史和来源,以及用于处理数据集的技术和工具的信息。