【项目实战】Python实现RVM相关向量机回归模型(RVR算法)项目实战

2024-05-19 18:45:10

说明：这是一个机器学习实战项目（附带数据+代码+文档+视频讲解），如需数据+代码+文档+视频讲解可以直接到文章最后获取。

1.项目背景

相关向量机（Relevance Vector Machine，简称RVM）是Micnacl E.Tipping于2000年提出的一种与SVM（Support Vector Machine）类似的稀疏概率模型，是一种新的监督学习方法。

它的训练是在贝叶斯框架下进行的，在先验参数的结构下基于主动相关决策理论（automatic relevance determination，简称ARD）来移除不相关的点，从而获得稀疏化的模型。在样本数据的迭代学习过程中，大部分参数的后验分布趋于零，与预测值无关，那些非零参数对应的点被称作相关向量（Relevance Vectors），体现了数据中最核心的特征。同支持向量机相比，相关向量机最大的优点就是极大地减少了核函数的计算量，并且也克服了所选核函数必须满足Mercer条件的缺点。

2.数据获取

本次建模数据来源于网络(本项目撰写人整理而成)，数据项统计如下：

数据详情如下(部分展示)：

3.数据预处理

3.1 用Pandas工具查看数据

使用Pandas工具的head()方法查看前五行数据：

从上图可以看到，总共有6个字段。

关键代码：

3.2缺失值统计

使用Pandas工具的info()方法统计每个特征缺失情况：

从上图可以看到，数据不存在缺失值，总数据量为608条。

关键代码：

3.3描述性统计分析

通过Pandas工具的describe()方法来来统计变量的平均值、标准差、最大值、最小值、分位数等信息：

关键代码如下：

4.探索性数据分析

4.1 y变量折线图分布分析

用Pandas工具的value_counts().plot()方法进行统计绘图，如下：

从图中可以看到，变量y的数值存在一定的波动性。

4.2 y变量直方图

从图中可以看到，y变量成一定的正态分布。

4.3 变量的相关关系

从图中可以看到，变量x2 x3和变量y呈线性关系。

4.4 相关性分析

通过Pandas工具的corr()方法和seaborn工具的heatmap()方法绘制相关性热力图：

从图中可以看到，正数为正相关，负数为负相关，绝对值越大相关性越强。

4.5 x5变量面积图
通过Matplotlib工具的fill_between()方法绘制面积图：
从上图可以看到x5变量数据分布还是相当均匀的。

5.特征工程

5.1 建立特征数据和标签数据

y为标签数据，除y之外的为特征数据。关键代码如下：

5.2 数据集拆分

数据集集拆分，分为训练集和测试集，80%训练集和20%测试集。关键代码如下：

6.构建相关向量机回归模型

主要使用RVR算法，用于目标回归。

6.1模型参数

7.模型评估

7.1评估指标及结果

评估指标主要包括可解释方差值、平均绝对误差、均方误差、R方值等等。

从上表可以看出，R方为100% 可解释方差值为100%，RVM回归模型比较优秀，效果非常好。

7.2 真实值与预测值对比图

从上图可以看出真实值和预测值波动基本一致，模型拟合效果非常棒。

8.结论与展望

综上所述，本文采用了RVM回归模型，最终证明了我们提出的模型效果很好。

本次机器学习项目实战所需的资料，项目资源如下：

项目说明：
链接：https://pan.baidu.com/s/1dW3S1a6KGdUHK90W-lmA4w
提取码：bcbp

网盘如果失效，可以添加博主微信：zy10178083

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