import pandas as pd
from sklearn.linear_model import LinearRegression
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.metrics import r2_score, mean_squared_error
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math
from sklearn.impute import SimpleImputer

# Загрузка данных
df = pd.read_csv('train_bikes.csv').dropna()

# Определение признаков (X) и целевой переменной (y)
X = df[['humidity', 'windspeed']]
y = df['count']

# Обработка пропущенных значений с использованием SimpleImputer
imputer = SimpleImputer(strategy='mean')
X = imputer.fit_transform(X)

# Разделение данных на обучающий, валидационный и тестовый наборы
X_train, X_temp, y_train, y_temp = train_test_split(X, y, test_size=0.4, random_state=0)
X_val, X_test, y_val, y_test = train_test_split(X_temp, y_temp, test_size=0.5, random_state=0)

# Создание и обучение модели линейной регрессии
linear_model = LinearRegression()
linear_model.fit(X_train, y_train)

# Вывод коэффициентов и пересечения
print(f'Коэффициенты линейной регрессии: {linear_model.coef_}')
print(f'Пересечение линейной регрессии: {linear_model.intercept_}')

# Предсказание значений на тестовом наборе
y_pred = linear_model.predict(X_test)

# Оценка модели
train_score = linear_model.score(X_train, y_train)
val_score = linear_model.score(X_val, y_val)
test_score = linear_model.score(X_test, y_test)

print(f'R^2 на обучающем наборе: {train_score}')
print(f'R^2 на валидационном наборе: {val_score}')
print(f'R^2 на тестовом наборе: {test_score}')

# Оценка качества предсказаний
MSE = mean_squared_error(y_test, y_pred)
RMSE = math.sqrt(MSE)
print(f'Среднеквадратичная ошибка: {MSE}')
print(f'Корень из среднеквадратичной ошибки: {RMSE}')

# Применение стиля графика
plt.style.use(['dark_background'])

# Визуализация предсказаний
plt.figure(figsize=(8, 6), dpi=80)
plt.scatter(y_test, y_pred, alpha=0.2, color='red')
m, b = np.polyfit(y_test, y_pred, 1)
plt.plot(y_test, m * y_test + b, color='yellow')
plt.xlabel('Фактическое значение (тестовый набор)', fontsize=14)
plt.ylabel('Предсказанное значение (тестовый набор)', fontsize=14)
plt.title('Линейная регрессия: предсказанные и фактические значения (тестовый набор)', fontsize=16)
plt.grid(linewidth=0.5)
plt.show()