K-最近邻(K-Nearest Neighbors,KNN)算法是一种基于距离的简单分类算法,也是最基础而且常用的监督学习算法之一。以下是KNN算法的工作步骤和工作原理:
选择K值:K是一个正整数,表示在进行决策时将考虑的最近邻居的数量。
确定距离度量:选择一个距离度量方法,如欧几里得距离、曼哈顿距离或余弦相似度等,用于计算不同数据点之间的距离。
准备数据集:收集并准备数据集,包括训练集和测试集。训练集中的每个样本都有一个已知的类别标签。
特征归一化(可选):由于KNN是基于距离的算法,如果输入的特征范围差异较大,可能会导致不均匀的权重分布。因此,通常需要对数据进行归一化处理。
寻找最近邻:对于测试集中的每一个样本点,计算它与训练集中每个样本点的距离。
排序:根据计算出的距离,找出距离最近的K个邻居。
决策规则:在找到的K个最近邻居中,根据多数投票原则(对于分类问题)或者平均值(对于回归问题)来预测测试点的类别标签或连续值。
输出结果:将预测的结果作为最终输出。
KNN算法的工作原理基于以下核心思想:
KNN算法的优点是实现简单,对数据的泛化能力强。但缺点是计算量大,尤其是在大数据集上,且对于不平衡的数据集其性能可能不佳。此外,KNN对噪声数据敏感,且需要预先定义K值,这个值的选择可能会影响算法的性能。