算法原理

一种有监督的机器学习算法，常用于解决分类和回归问题

**核心思想：**一个为被标记的样本类别由距离其最近的k个邻居决定
使用一个已经标记的数据样本进行训练，即拟合数据与标签

计算待标记的数据样本的数据集中每个样本的距离，取距离最近的k个样本，观察这K个样本所属的类别，样本最多的那个类别即为待标记数据所属于的类别

算法优缺点


优点	准确性高，异常值和噪声对结果影响相对较小
缺点	对内存需求较大，每对一个样本进行分类都需要将距离全部计算一遍

算法变种

Knn算法的一个变种是增加邻居点的权重，我们可以给距离样本点不同距离的样本点指定不同的权重，距离越近权重越高，这个算法变种可以通过KNeighborsClassifier类中的weight参数指定

sklearn.KNeighborsClassifier

sklearn.neighbors.KNeighborsClassifier(n_neighbors=5, *, weights='uniform', algorithm='auto', leaf_size=30, p=2, metric='minkowski', metric_params=None, n_jobs=None)

重要参数

n_neighbors

参与评价样本点分类的邻居个数。
值越大，决定其类别的邻居越多，模型的偏差也会越大，对噪声数据也会变得不敏感；值过大可能会造成模型欠拟合，值过小会造成相反的效果

weights

可能取值	描述
uniform	平均权重，距离样本点不同的邻居具有相同的权重
distance	权重取决于邻居距离样本点的距离
[callable]	自定义权重分配方法

algorithm

用于计算最近邻居的算法

可能取值	描述
‘ball_tree’	BallTree算法
‘kd_tree’	KDTree算法
‘brute’	强力搜索
‘auto’	尝试根据数据寻找最合适的分类算法传递给fit()

类方法

fit(x,y)

使用训练数据集拟合k近邻分类器
x,y分别表示训练数据及其对应的标签

keighbors()

keighbors([X, n_neighbors, return_distance])

寻找样本点的k个最近邻居

重要参数

x

array-like
需要查询的点（一个或多个）

n_neighbors

int,None
邻居个数，默认值为模型中的n_neighbors

return_distance

bool，True
是否返回每个邻居距离样本点的距离

返回值

距离样本点最近的邻居们距离样本点的距离(当return_distance为True时返回)，数据类型：ndarray of (x.shape,n_neighbors)
距离样本点最近的邻居们在原训练数据集中的索引数据类型：ndarray of (x.shape,n_neighbors)
实例：

predict(x)

对样本x进行预测

使用knn进行分类的例子

生成一个包含50个样本点（3个种群）的数据集作为训练数据，使用该数据集对knn模型进行拟合，然后使用拟合后的模型队训练数据进行预测

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.datasets import make_blobs
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier

x,y=make_blobs(n_samples=50,cluster_std=0.6)
clf=KNeighborsClassifier(n_neighbors=2)
clf.fit(x,y)

x_sample=[[2,-2],[0,0],[3,0]]	# 待分类的样本点
y_sample=clf.predict(x_sample)	# 使用拟合过的knn模型进行预测
y_sample
>>> array([0, 1, 1])


neighbors=clf.kneighbors(x_sample)	# 查看距离样本点最近的邻居信息
>>> (array([[3.81072592, 3.87193455],
        [1.81365177, 1.85249566],
        [2.49118958, 2.56258328]]),
	 array([[45,  5],
	        [44, 35],
	        [19,  5]], dtype=int64))
'''上面的第一个array数组中的元素分别表示距离（3个）样本点距离最近的2个邻居的距离
第二个array数组中的元素分别表示距离（3个）样本点距离最近的2个样本点在原训练数据即中的索引
'''

sklearn.KNeighborsRegressor

分类问题的预测值是离散的，下面使用KNN算法在连续区间内对数值进行预测，即回归拟合

使用knn进行回归拟合的例子

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.datasets import make_blobs
from sklearn.neighbors import KNeighborsRegressor

x=5*np.random.rand(40,1)	# 生成训练数据集
y=np.cos(x).ravel()		# ravel()方法将y的维度由(40,1)转化为(40,)

knn=KNeighborsRegressor(5)
knn.fit(x,y)

x_sample=np.linspace(0,5,100).reshape(-1,1)		# 生成测试数据
y_sample=knn.predict(x_sample)		# 使用knn回归拟合

plt.figure()
plt.scatter(x,y)
plt.scatter(x_sample,y_sample,c='k',lw=4)
plt.show()