机器学习python实战之手写数字识别

脚本专栏 2024/11/25 佚名

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看了上一篇内容之后，相信对K近邻算法有了一个清晰的认识，今天的内容——手写数字识别是对上一篇内容的延续，这里也是为了自己能更熟练的掌握k-NN算法。

我们有大约2000个训练样本和1000个左右测试样本，训练样本所在的文件夹是trainingDigits，测试样本所在的文件夹是testDigits。文本文件中是0~9的数字，但是是用二值图表示出来的，如图。我们要做的就是使用训练样本训练模型，并用测试样本来检测模型的性能。

首先，我们需要将文本文件中的内容转化为向量，因为图片大小是32*32，所以我们可以将其转化为1*1024的向量。具体代码实现如下：

def img2vector(filename):
  imgVec = zeros((1,1024))
  file = open(filename)
  for i in range(32):
    lines = file.readline()
    for j in range(32):
      imgVec[0,32*i+j] = lines[j]
  return imgVec

实现了图片到向量的转化之后，我们就可以对测试文件中的内容进行识别了。这里的识别我们可以使用上一篇中的自定义函数classify0，这个函数的第一个参数是测试向量，第二个参数是训练数据集，第三个参数是训练集的标签。所以，我们首先需要将训练数据集转化为（1934*1024）的矩阵，1934这里是训练集的组数即trainingDigits目录下的文件数，其对应的标签转化为（1*1934）的向量。之后要编写的代码就是对测试数据集中的每个文本文件进行识别，也就是需要将每个文件都转化成一个（1*1024）的向量，再传入classify0函数的第一个形参。整体代码如下：

def handWriteNumClassTest():
  NumLabels = []
  TrainingDirfile = listdir(r'D:\ipython\num_recognize\trainingDigits')#文件目录
  L = len(TrainingDirfile)  #该目录中有多少文件
  TrainMat = zeros((L,1024))
  for i in range(L):
    file_n = TrainingDirfile[i]
    fileName = file_n.split('.')[0]
    ClassName = int(file_n.split('_')[0])
    NumLabels.append(ClassName)
    TrainMat[i,:] = img2vector(r'D:\ipython\num_recognize\trainingDigits\%s'%file_n)
  TestfileDir = listdir(r'D:\ipython\num_recognize\testDigits')
  error_cnt = 0.0
  M = len(TestfileDir)
  for j in range(M):
    Testfile = TestfileDir[j]
    TestfileName = Testfile.split('.')[0]
    TestClassName = int(Testfile.split('_')[0])
    TestVector = img2vector(r'D:\ipython\num_recognize\testDigits\%s'%Testfile)
    result = classify0(TestVector,TrainMat,NumLabels,3)
    print('the result is %d,the real answer is %d\n'%(result,TestClassName))
    if result!=TestClassName:
      error_cnt+=1
  print('the total num of errors is %f\n'%error_cnt)
  print('the error rate is %f\n'%(error_cnt/float(M)))

这里需要首先导入listdir方法，from os import listdir，它可以列出给定目录的文件名。对于测试的每个文件，如果识别的分类结果跟真实结果不一样，则错误数+1，最终用错误数/测试总数来表示该模型的性能。下面给出结果