应用范例 Application - 波士顿房地产云端评估(一)

线性回归分析: Property value prediction

此档案使用scikit-learn 机器学习套件里的linear regression演算法，来达成波士顿房地产价钱预测

1. 资料集：波士顿房产
2. 特征：房地产客观数据，如年份、平面大小
3. 预测目标：房地产价格
4. 机器学习方法：线性迴归
5. 探讨重点：10 等分的交叉验証(10-fold Cross-Validation)来实际测试资料以及预测值的关係
6. 关键函式： sklearn.cross_validation.cross_val_predict；joblib.dump；joblib.load

(一)引入函式库及内建波士顿房地产资料库

引入之函式库如下

1. sklearn.datasets: 用来汇入内建之波士顿房地产资料库
2. sklearn.cross_val_predict: 使用交叉验证用来评估辨识准确度
3. sklearn.linear_model: 线性分析之模组
4. matplotlib.pyplot: 用来绘制影像

from sklearn import datasets
from sklearn.cross_validation import cross_val_predict
from sklearn import linear_model
import matplotlib.pyplot as plt
lr = linear_model.LinearRegression()
# The boston dataset
boston = datasets.load_boston()
y = boston.target

使用linear_model.LinearRegression()将线性迴归分析演算法引入到lr。
使用datasets.target将士顿房地产资料的预测数值汇入到y。
使用 datasets.load_boston() 将资料存入， boston 为一个dict型别资料，我们看一下资料的内容。

(二)cross_val_predict的使用

sklearn.cross_validation.cross_val_predict(estimator, X, y=None, cv=None, n_jobs=1, verbose=0, fit_params=None, pre_dispatch=’2*n_jobs’)

X为机器学习数据，
y为回归目标，
cv为交叉验証时资料切分的依据，范例为10则将资料切分为10等分，以其中9等分为训练集，另外一等分则为测试集。

predicted = cross_val_predict(lr, boston.data, y, cv=10)

(三)使用joblib.dump汇出预测器

from sklearn.externals import joblib
joblib.dump(lr,"./lr_machine.pkl")

使用joblib.dump将线性回归预测器汇出为pkl档。

(四)训练以及分类

接着使用lr=joblib.load("./lr_machine.pkl")将pkl档汇入为一个linear regression预测器lr。接着使用波士顿房地产数据(boston.data)，以及预测目标(y)来训练预测机lr lr.fit(boston.data, y)。最后，使用predict_y=lr.predict(boston.data[2])预测第三笔资料的价格，并将结果存入predicted_y变数。

lr=joblib.load("./lr_machine.pkl")
lr.fit(boston.data, y)
predict_y=lr.predict(boston.data[2])

(五)绘出预测结果与实际目标差异图

X轴为预测结果，Y轴为回归目标。
并划出一条斜率=1的理想曲线(用虚线标示)。

红点为房地产第三项数据的预测结果。

plt.scatter(predicted,y,s=2)
plt.plot(predict_y, predict_y, 'ro')
plt.plot([y.min(), y.max()], [y.min(), y.max()], 'k--', lw=2)
plt.xlabel('Predicted')
plt.ylabel('Measured')

(六)完整程式码

%matplotlib inline
from sklearn import datasets
from sklearn.cross_validation import cross_val_predict
from sklearn import linear_model
import matplotlib.pyplot as plt
lr = linear_model.LinearRegression()
boston = datasets.load_boston()
y = boston.target
# cross_val_predict returns an array of the same size as `y` where each entry
# is a prediction obtained by cross validated:
predicted = cross_val_predict(lr, boston.data, y, cv=10)
from sklearn.externals import joblib
joblib.dump(lr,"./lr_machine.pkl")
lr=joblib.load("./lr_machine.pkl")
lr.fit(boston.data, y)
predict_y=lr.predict(boston.data[2])
plt.scatter(predicted,y,s=2)
plt.plot(predict_y, predict_y, 'ro')
plt.plot([y.min(), y.max()], [y.min(), y.max()], 'k--', lw=2)
plt.xlabel('Predicted')
plt.ylabel('Measured')