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前言：一个交互性的软件简介数据代码效果拓展授权
前言：一个交互性的软件
基于相关需求，我们使用python封装了一个交互性机器学习回归软件，现已依托单位，发布在国家地球系统科学数据中心：湖泊—流域分中心的平台上（点此处跳转），可以填写相关表单进行申请下载。申请到的小伙伴们烦请严格遵守协议。 软件预览图如下： 
简介
这里开始才是本博文正文。 这里本来应该有简介，但是因为我懒，所以先没有简介。
数据
我存为.xlsx格式，可以直接读取。
一行是一个样本，前17个为特征（自变量），最后一个是目标变量（因变量）。
我们进行回归预测通常就是通过一个样本的特征来预测目标变量。
这个数据是我之前写论文的时候用的，事先进行归一化处理。得分是该样本城市的人口增长。 
代码
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import math
import xlrd
import xlwt
import random
###########1.读取数据部分##########
#载入数据并且打乱数据集
def load_data(StartPo,EndPo,TestProportion,FeatureNum,Shuffle,FilePath): #样本起始行数，结束行数，测试集占总样本集比重,特征数，是否打乱样本集 #如果Testproportion为0或1就训练集=测试集
#打开excel文件
workbook = xlrd.open_workbook(str(FilePath)) #excel路径
sheet = workbook.sheet_by_name('Sheet1') #sheet表
Sample = []#总样本集
train = []#训练集
test = []#测试集
TestSetSphere = (EndPo-StartPo+1)*TestProportion #测试集数目
TestSetSphere = int(TestSetSphere)#测试集数目
#获取全部样本集并打乱顺序
for loadi in range(StartPo-1,EndPo):
RowSample = sheet.row_values(loadi)
Sample.append(RowSample)
if Shuffle == 1: #是否打乱样本集
random.shuffle(Sample) #如果shuffle=1，打乱样本集
#如果Testproportion为0就训练集=测试集
if TestProportion == 0 or TestProportion == 1:
TrainSet = np.array(Sample) #变换为array
TestSet = np.array(Sample)
else:
#设置训练集
for loadtraina in Sample[:(EndPo-TestSetSphere)]:
GetTrainValue = loadtraina
train.append(GetTrainValue)
#设置测试集
for loadtesta in range(-TestSetSphere-1,-1):
GetTestValue = Sample[loadtesta]
test.append(GetTestValue)
#变换样本集
TrainSet = np.array(train) #变换为array
TestSet = np.array(test)
#分割特征与目标变量
x1 , y1 = TrainSet[:,:FeatureNum] , TrainSet[:,-1]
x2 , y2 = TestSet[:,:FeatureNum] , TestSet[:,-1]
return x1 , y1 , x2 , y2
###########2.回归部分##########
def regression_method(model):
model.fit(x_train,y_train)
score = model.score(x_test, y_test)
result = model.predict(x_test)
ResidualSquare = (result - y_test)**2 #计算残差平方
RSS = sum(ResidualSquare) #计算残差平方和
MSE = np.mean(ResidualSquare) #计算均方差
num_regress = len(result) #回归样本个数
print(f'n={num_regress}')
print(f'R^2={score}')
print(f'MSE={MSE}')
print(f'RSS={RSS}')
############绘制折线图##########
plt.figure()
plt.plot(np.arange(len(result)), y_test,'go-',label='true value')
plt.plot(np.arange(len(result)),result,'ro-',label='predict value')
plt.title('RandomForestRegression R^2: %f'%score)
plt.legend() # 将样例显示出来
plt.show()
return result
##########3.绘制验证散点图########
def scatter_plot(TureValues,PredictValues):
#设置参考的1：1虚线参数
xxx = [-0.5,1.5]
yyy = [-0.5,1.5]
#绘图
plt.figure()
plt.plot(xxx , yyy , c='0' , linewidth=1 , linestyle=':' , marker='.' , alpha=0.3)#绘制虚线
plt.scatter(TureValues , PredictValues , s=20 , c='r' , edgecolors='k' , marker='o' , alpha=0.8)#绘制散点图，横轴是真实值，竖轴是预测值
plt.xlim((0,1)) #设置坐标轴范围
plt.ylim((0,1))
plt.title('RandomForestRegressionScatterPlot')
plt.show()
###########4.预设回归方法##########
####随机森林回归####
from sklearn import ensemble
model_RandomForestRegressor = ensemble.RandomForestRegressor(n_estimators=800) #esitimators决策树数量
########5.设置参数与执行部分#############
#设置数据参数部分
x_train , y_train , x_test , y_test = load_data(2,121,1,17,0,'C:\Code\MachineLearning\极差标准化数据集.xlsx') #行数以excel里为准
#起始行数2，结束行数121，训练集=测试集，特征数量17,不打乱样本集
y_pred = regression_method(model_RandomForestRegressor) #括号内填上方法，并获取预测值
scatter_plot(y_test,y_pred) #生成散点图
代码很简单，不超过100行。说明说得很清楚了，这里就不赘述了。
在使用时一般设置第五部分即可。
x_train , y_train , x_test , y_test = load_data(2,121,1,17,1,'C:\Code\MachineLearning\极差标准化数据集.xlsx') #起始行数1，结束行数121，训练集=测试集，特征数量17,打乱样本集
值得注意的是，这里的起始和结束行数我设置成了以excel表里为准。
效果
最后会出四个参数和两个图，一个是折线图，另一个是散点图。
折线图展示的测试集样本中的实测值与预测值。 
散点图的横轴是实测值，竖轴是随机森林回归后的预测值。 
输出的四个指标分别是：
n：测试集的样本数，体现在图上就是折线图的红点或绿点数，散点图的红点数；
R方：拟合优度，模型对数据的拟合程度，取值范围在0~1，越接近1效果越好；
MSE：均方误差，MSE越小模型效果越好；
RSS：残差平方和，RSS越小模型效果越好；
一带而过，不多赘述，MSE还是RSS什么的不懂自己百度或者看代码就知道是什么意思了。 
拓展
如果要计算各因变量对自变量的影响程度，可以看我下一篇文章：基于python的回归随机森林（RandomForestRegression）2：计算各特征指标的权重（IncMSE）（附代码）
另外如果要做其他的回归方法，可以参考这篇博客：使用sklearn做各种回归
授权
本博客已授权转载至公众号MiniPanda：基于Python的随机森林回归实现 -----------------------分割线（以下是乞讨内容）----------------------- 
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