Auto MPG 汽车油耗预测(tensorflow深度学习龙书笔记)
利用全连接网络模型来完成汽车的效能指标 MPG(Mile Per Gallon,每加仑燃油英里数)的预测问题实战
数据集
我们采用 Auto MPG 数据集,它记录了各种汽车效能指标与气缸数、重量、马力等其
它因子的真实数据,查看数据集的前 5 项,如表 6.1 所示,其中每个字段的含义列在表6.2 中。除了产地的数字字段表示类别外,其他字段都是数值类型。对于产地地段,1 表示美国,2 表示欧洲,3 表示日本
# 在线下载汽车效能数据集
dataset_path = keras.utils.get_file("auto-mpg.data",
"http://archive.ics.uci.edu/ml/machine-learning-databases/auto-mpg/auto-mpg.data")
利用 pandas 读取数据集,字段有效能(公里数每加仑),气缸数,排量,马力,重量加速度,型号年份,产地
column_names = ['MPG','Cylinders','Displacement','Horsepower','Weight','Acceleration', 'Model Year', 'Origin']
raw_dataset = pd.read_csv(dataset_path, names=column_names,na_values = "?", comment='\t',sep=" ", skipinitialspace=True)
dataset = raw_dataset.copy()
pd.read_csv()
pd.read_csv(filepath_or_buffer, sep=',',delimiter=None, header='infer', names=None, index_col=None, usecols=None, squeeze=False, prefix=None, mangle_dupe_cols=True, dtype=None, engine=None, converters=None, true_values=None, false_values=None, skipinitialspace=False, skiprows=None, nrows=None, na_values=None, keep_default_na=True, na_filter=True, verbose=False, skip_blank_lines=True, parse_dates=False, infer_datetime_format=False, keep_date_col=False, date_parser=None, dayfirst=False, iterator=False, chunksize=None, compression='infer', thousands=None, decimal=b'.', lineterminator=None, quotechar='"', quoting=0, escapechar=None, comment=None, encoding=None, dialect=None, tupleize_cols=False, error_bad_lines=True, warn_bad_lines=True, skipfooter=0, skip_footer=0, doublequote=True, delim_whitespace=False, as_recarray=False, compact_ints=False, use_unsigned=False, low_memory=True, buffer_lines=None, memory_map=False, float_precision=None)
重要参数
1.filepath_or_buffer:(这是唯一一个必须有的参数,其它都是按需求选用的) 文件所在处的路径
2.sep: 指定分隔符,默认为逗号’,’
3.delimiter : str, default None 定界符,备选分隔符(如果指定该参数,则sep参数失效)
4.header:int or list of ints, default ‘infer’ 指定哪一行作为表头。默认设置为0(即第一行作为表头),如果没有表头的话,要修改参数,设置header=None
5.names: 指定列的名称,用列表表示。一般我们没有表头,即header=None时,这个用来添加列名就很有用啦!
6.index_col: 指定哪一列数据作为行索引,可以是一列,也可以多列。多列的话,会看到一个分层索引
7.prefix: 给列名添加前缀。如prefix=“x”,会出来"x1"、“x2”、"x3"酱纸
8.nrows : int, default None 需要读取的行数(从文件头开始算起)
9.encoding: 乱码的时候用这个就是了,官网文档看看用哪个: https://docs.python.org/3/library/codecs.html#standard-encodings
10.skiprows : list-like or integer, default None 需要忽略的行数(从文件开始处算起),或需要跳过的行号列表(从0开始)。
# 查看部分数据
dataset.head()
原始表格中的数据可能含有空字段(缺失值)的数据项,需要清除这些记录项:
dataset.isna().sum() # 统计空白数据
dataset = dataset.dropna() # 删除空白数据项
dataset.isna().sum() # 再次统计空白数据
由于 Origin 字段为类别类型数据,我们将其移除,并转换为新的 3 个字段:USA、Europe 和 Japan,分别代表是否来自此产地:
# 处理类别型数据,其中 origin 列代表了类别 1,2,3,分布代表产地:美国、欧洲、日本
# 先弹出(删除并返回)origin 这一列
origin = dataset.pop('Origin')
# 根据 origin 列来写入新的 3 个列
dataset['USA'] = (origin == 1)*1.0
dataset['Europe'] = (origin == 2)*1.0
dataset['Japan'] = (origin == 3)*1.0
dataset.tail() # 查看新表格的后几项
按着 8:2 的比例切分数据集为训练集和测试集:
# 切分为训练集和测试集
train_dataset = dataset.sample(frac=0.8,random_state=0)
test_dataset = dataset.drop(train_dataset.index)
将 MPG 字段移出为标签数据:
# 移动 MPG 油耗效能这一列为真实标签 Y
train_labels = train_dataset.pop('MPG')
test_labels = test_dataset.pop('MPG')
统计训练集的各个字段数值的均值和标准差,并完成数据的标准化,通过 norm()函数
实现,代码如下:
# 查看训练集的输入 X 的统计数据
train_stats = train_dataset.describe()
train_stats.pop("MPG") # 仅保留输入 X
train_stats = train_stats.transpose() # 转置
# 标准化数据
def norm(x): # 减去每个字段的均值,并除以标准差return (x - train_stats['mean']) / train_stats['std']
normed_train_data = norm(train_dataset) # 标准化训练集
normed_test_data = norm(test_dataset) # 标准化测试集#打印出训练集和测试集的大小:print(normed_train_data.shape,train_labels.shape)
print(normed_test_data.shape, test_labels.shape)
(314, 9) (314,) # 训练集共 314 行,输入特征长度为 9,标签用一个标量表示
(78, 9) (78,) # 测试集共 78 行,输入特征长度为 9,标签用一个标量表示#利用切分的训练集数据构建数据集对象:train_db = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((normed_train_data.values,
train_labels.values)) # 构建 Dataset 对象
train_db = train_db.shuffle(100).batch(32) # 随机打散,批量化
创建网络
创建一个 3 层的全连接网络来完成 MPG值的预测任务。输入
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