Merge pull request 'alexandrov_dmitrii_lab_2' (#15) from alexandrov_dmitrii_lab_2 into main

Reviewed-on: http://student.git.athene.tech/Alexey/IIS_2023_1/pulls/15

alexandrov_dmitrii_lab_2/lab2.py

@@ -0,0 +1,82 @@
+from sklearn.linear_model import LinearRegression, RandomizedLasso
+from sklearn.feature_selection import RFE
+from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
+from matplotlib import pyplot as plt
+import numpy as np
+import random as rand
+
+figure = plt.figure(1, figsize=(16, 9))
+axis = figure.subplots(1, 4)
+col = 0
+y = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]
+
+
+def rank_to_dict(ranks, names, n_features):
+    ranks = np.abs(ranks)
+    minmax = MinMaxScaler()
+    ranks = minmax.fit_transform(np.array(ranks).reshape(n_features, 1)).ravel()
+    ranks = map(lambda x: round(x, 2), ranks)
+    return dict(zip(names, ranks))
+
+
+def createView(key, val):
+    global figure
+    global axis
+    global col
+    global y
+
+    axis[col].bar(y, list(val.values()), label=key)
+    axis[col].set_title(key)
+
+    col = col + 1
+
+
+def start():
+    np.random.seed(rand.randint(0, 50))
+    size = 750
+    n_features = 14
+    X = np.random.uniform(0, 1, (size, n_features))
+
+    Y = (10 * np.sin(np.pi * X[:, 0] * X[:, 1]) + 20 * (X[:, 2] - .5) ** 2 +
+         10 * X[:, 3] + 5 * X[:, 4] ** 5 + np.random.normal(0, 1))
+    X[:, 10:] = X[:, :4] + np.random.normal(0, .025, (size, 4))
+
+    lr = LinearRegression()
+    rl = RandomizedLasso()
+    rfe = RFE(estimator=LinearRegression(), n_features_to_select=1)
+    lr.fit(X, Y)
+    rl.fit(X, Y)
+    rfe.fit(X, Y)
+
+    names = ["x%s" % i for i in range(1, n_features + 1)]
+    rfe_res = rfe.ranking_
+    for i in range(rfe_res.size):
+        rfe_res[i] = 14 - rfe_res[i]
+    ranks = {"Linear regression": rank_to_dict(lr.coef_, names, n_features),
+             "Random lasso": rank_to_dict(rl.scores_, names, n_features),
+             "RFE": rank_to_dict(rfe_res, names, n_features)}
+
+    mean = {}
+
+    for key, value in ranks.items():
+        for item in value.items():
+            if item[0] not in mean:
+                mean[item[0]] = 0
+            mean[item[0]] += item[1]
+
+    for key, value in mean.items():
+        res = value / len(ranks)
+        mean[key] = round(res, 2)
+
+    ranks["Mean"] = mean
+
+    for key, value in ranks.items():
+        createView(key, value)
+        ranks[key] = sorted(value.items(), key=lambda y: y[1], reverse=True)
+    for key, value in ranks.items():
+        print(key)
+        print(value)
+
+
+start()
+plt.show()

alexandrov_dmitrii_lab_2/readme.md

@@ -0,0 +1,50 @@
+### Задание
+Выполнить ранжирование признаков с помощью указанных по варианту моделей. Отобразить получившиеся значения\оценки каждого признака каждым методом\моделью и среднюю оценку. Провести анализ получившихся результатов. Определить, какие четыре признака оказались самыми важными по среднему значению.
+
+Вариант 1.
+Модели:
+* Линейная регрессия (LinearRegression)
+* Случайное Лассо (RandomizedLasso)
+* Рекурсивное сокращение признаков (Recursive Feature Elimination – RFE) 
+
+### Запуск программы
+Программа работает на Python 3.7, поскольку только в нём можно подключить нужную версию библиотеки scikit-learn, которая ещё содержит RandomizedLasso.
+
+Файл lab2.py содержит и запускает программу, аргументов и настройки ~~вроде~~ не требует.
+
+### Описание программы
+Файл lab2.py содержит непосредственно программу.
+
+Программа создаёт набор данных с 10 признаками для последующего их ранжирования, и обрабатывает тремя моделями по варианту.
+Программа строит столбчатые диаграммы, которые показывают как распределились оценки важности признаков, и выводит в консоль отсортированные по убыванию важности признаки.
+Таким образом можно легко определить наиважнейшие признаки.
+
+### Результаты тестирования
+По результатам тестирования, можно сказать следующее:
+* линейная регрессия показывает хорошие результаты, выделяет все 9 значимых признаков.
+* случайное лассо справляется хуже других моделей, иногда выделяя шумовые признаки в значимые, а значимые - в шумовые.
+* рекурсивное сокращение признаков показывает хорошие результаты, правильно правильно выделяя 9 самых значимых признаков.
+* хотя линейная регрессия и рекурсивное сокращение признаков правильно выделяют значимые признаки, саму значимость они оценивают по-разному.
+* среднее значение позволяет c хорошей уверенностью определять истинные значимые признаки.
+
+Итого. Если необходимо просто ранжирование, достаточно взять модель RFE, однако, если необходимо анализировать признаки по коэффициентам, имея меру (коэффициенты), то брать нужно линейную регрессию. Случайное лассо лучше не надо.
+
+Пример консольных результатов:
+
+>Linear regression
+
+>[('x1', 1.0), ('x4', 0.69), ('x2', 0.61), ('x11', 0.59), ('x3', 0.51), ('x13', 0.48), ('x5', 0.19), ('x12', 0.19), ('x14', 0.12), ('x8', 0.03), ('x6', 0.02), ('x10', 0.01), ('x7', 0.0), ('x9', 0.0)]
+
+>Random lasso
+
+>[('x5', 1.0), ('x4', 0.76), ('x2', 0.74), ('x1', 0.72), ('x14', 0.44), ('x12', 0.32), ('x11', 0.28), ('x8', 0.22), ('x6', 0.17), ('x3', 0.08), ('x7', 0.02), ('x13', 0.02), ('x9', 0.01), ('x10', 0.0)]
+
+>RFE
+
+>[('x4', 1.0), ('x1', 0.92), ('x11', 0.85), ('x2', 0.77), ('x3', 0.69), ('x13', 0.62), ('x5', 0.54), ('x12', 0.46), ('x14', 0.38), ('x8', 0.31), ('x6', 0.23), ('x10', 0.15), ('x7', 0.08), ('x9', 0.0)]
+
+>Mean
+
+>[('x1', 0.88), ('x4', 0.82), ('x2', 0.71), ('x5', 0.58), ('x11', 0.57), ('x3', 0.43), ('x13', 0.37), ('x12', 0.32), ('x14', 0.31), ('x8', 0.19), ('x6', 0.14), ('x10', 0.05), ('x7', 0.03), ('x9', 0.0)]
+
+По данным результатам можно заключить, что наиболее влиятельные признаки по убыванию: x1, x4, x2, x5.