Merge pull request 'sergeev_evgenii_lab_2_is_done' (#94) from sergeev_evgenii_lab_2 into main

Reviewed-on: http://student.git.athene.tech/Alexey/IIS_2023_1/pulls/94

sergeev_evgenii_lab_2/lab2.py

@@ -0,0 +1,112 @@
+from sklearn.feature_selection import RFE
+from sklearn.linear_model import Ridge, Lasso, LinearRegression
+from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
+import numpy as np
+import matplotlib.pyplot as plt
+import pandas as pd
+
+n_features = 10
+n = 800
+# Создаем группу графиков 4 на 3
+figure = plt.figure(1, figsize=(16, 9))
+
+# Создаем 4 графика
+axis = figure.subplots(1, 4)
+
+# Генерируем исходные данные: 750 строк-наблюдений и 10 столбцов-признаков
+np.random.seed(0)
+size = n
+X = np.random.uniform(0, 1, (size, n_features))
+
+# Задаем функцию-выход: регрессионную проблему Фридмана
+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))
+
+# Добавляем зависимость признаков
+X[:, n_features-4:] = X[:, :4] + np.random.normal(0, .025, (size, 4))
+
+
+# Функция для преобразования вывода оценок к словарю
+def rank_to_dict(r, tags):
+    r = np.abs(r)
+    minmax = MinMaxScaler()
+    r = minmax.fit_transform(np.array(r).reshape(n_features, 1)).ravel()
+    r = map(lambda x: round(x, 2), r)
+    return dict(zip(tags, r))
+
+
+# Добавляет данные на графики
+def add_scatter(k, v, i):
+    # График данных по каждой модели
+    pred = lambda x: "x" + str(x + 1)
+    axis[i].bar(list(pred(i) for i in range(n_features)), list(v.values()), label=k)
+    axis[i].set_title(k)
+
+
+# Гребневая модель
+ridge = Ridge()
+ridge.fit(X, Y)
+
+# Случайное Лассо
+lasso = Lasso(alpha=.05)
+lasso.fit(X, Y)
+
+# Рекурсивное сокращение признаков
+# Создаю классификатор для оценки важности признаков
+rfe = RFE(estimator=LinearRegression(),
+          n_features_to_select=4)  # сюда еще можно засунуть n_features_to_select=n - сохраняем
+# определенное количество признаков
+rfe.fit(X, Y)
+
+# Создаем вывод
+names = ["x%s" % i for i in range(1, n_features + 1)]
+
+rfe_res = rfe.ranking_
+# Приводим значения RFE модели к диапазону (0, 1)
+for i in range(rfe_res.size):
+    rfe_res[i] = n_features - rfe_res[i]
+
+ranks = {"Ridge": rank_to_dict(ridge.coef_, names), "Lasso": rank_to_dict(lasso.coef_, names),
+         "RFE": rank_to_dict(rfe.ranking_, names)}
+
+# Создаем пустой список для данных
+mean = {}
+
+# «Бежим» по списку ranks
+for key, value in ranks.items():
+    # «Пробегаемся» по списку значений ranks, которые являются парой имя:оценка
+    for item in value.items():
+        # имя будет ключом для нашего mean
+        # если элемента с текущим ключем в mean нет - добавляем
+        if item[0] not in mean:
+            mean[item[0]] = 0
+            # суммируем значения по каждому ключу-имени признака
+            mean[item[0]] += item[1]
+
+# Находим среднее по каждому признаку
+for key, value in mean.items():
+    res = value / len(ranks)
+    mean[key] = round(res, 2)
+
+# Сортируем и распечатываем список
+mean = dict(sorted(mean.items(), key=lambda y: y[1], reverse=True))
+
+ranks["Mean"] = mean
+
+for key, value in ranks.items():
+    ranks[key] = dict(sorted(value.items(), key=lambda y: y[1], reverse=True))
+
+# Создаем DataFrame из результатов ранжирования
+df = pd.DataFrame(ranks)
+
+# Выводим результаты на экран
+print("Ранжирование признаков:")
+print(df)
+
+# Визуализируем результаты
+i = 0
+for key, value in ranks.items():
+    add_scatter(key, value, i)
+    i += 1
+
+plt.show()

sergeev_evgenii_lab_2/readme.md

@@ -0,0 +1,47 @@
+# Лабораторная работа 2. Ранжирование признаков
+## 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 4 (24).
+Модели:
+* Гребневая регрессия (Ridge)
+* Случайное Лассо (RandomizedLasso)
+* Рекурсивное сокращение признаков (Recursive Feature Elimination – RFE) 
+
+### Запуск программы
+Файл lab2.py содержит и запускает программу
+
+### Описание программы
+Программа создаёт набор данных с 10 (n_features) 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:
+* Гребневая регрессия показывает хорошие результаты, выделяет все 8 значимых признаков.
+* Случайное лассо справляется хуже других моделей, выделяет только 4 значимых признака.
+* Рекурсивное сокращение признаков показывает хорошие результаты, правильно выделяя 9 значимых признаков.
+* Среднее значение позволяет c хорошей уверенностью определять истинные значимые признаки. (x4, x2, x1, x5)
+
+Вывод:
+Если вы хотите уменьшить размерность данных и выбрать определенное количество признаков, рассмотрите модель RFE.
+Если вам важно сохранить все признаки, но учитывать их важность, модель Ridge может быть подходящей.
+Если вам нужно сильно ужать данные и выбрать только наиболее важные признаки, рассмотрите модель Lasso.
+
+Пример консольных результатов:
+
+     Ridge  Lasso   RFE  Mean
+x4    1.00   1.00  1.00  0.33
+x2    0.73   0.68  1.00  0.24
+x1    0.65   0.66  1.00  0.22
+x5    0.40   0.26  0.50  0.13
+x10   0.32   0.00  0.83  0.11
+x7    0.24   0.00  0.67  0.08
+x8    0.19   0.00  1.00  0.06
+x9    0.03   0.00  0.33  0.01
+x3    0.00   0.00  0.17  0.00
+x6    0.00   0.00  0.00  0.00
+
+По данным результатам можно заключить, что наиболее влиятельные признаки по убыванию: x4, x2, x1, x5.