IIS_2023_1/arutunyan_dmitry_lab_5

Лабораторная работа 5. Вариант 4.

Задание

Использовать регрессию по варианту для данных из курсовой работы. Самостоятельно сформулировав задачу. Интерпретировать результаты и оценить, насколько хорошо он подходит для решения сформулированной задачи.

Модель регрессии:

• Гребневая регрессия Ridge.

Как запустить

Для запуска программы необходимо с помощью командной строки в корневой директории файлов прокета прописать:

python main.py

После этого в папке static сгенерируются 2 графика, по которым оценивается результат выполнения программы.

Используемые технологии

• Библиотека numpy, используемая для обработки массивов данных и вычислений
• Библиотека pyplot, используемая для построения графиков.
• Библиотека pandas, используемая для работы с данными для анализа scv формата.
• Библиотека sklearn - большой набор функционала для анализа данных. Из неё были использованы инструменты:
  • Ridge - инструмент работы с моделью "Гребневая регрессия"
  • metrics - набор инструменов для оценки моделей

Ridge - это линейная регрессионная модель с регуляризацией L2, которая может быть использована для решения задачи регрессии.

Описание работы

Описание набора данных

Набор данных - набор для определения возможности наличия ССЗ заболеваний у челоека

Названия столбцов набора данных и их описание:

• HeartDisease - Имеет ли человек ССЗ (No / Yes),
• BMI - Индекс массы тела человека (float),
• Smoking - Выкурил ли человек хотя бы 5 пачек сигарет за всю жизнь (No / Yes),
• AlcoholDrinking - Сильно ли человек употребляет алкоголь (No / Yes),
• Stroke - Был ли у человека инсульт (No / Yes),
• PhysicalHealth - Сколько дней за последний месяц человек чувствовал себя плохо (0-30),
• MentalHealth - Сколько дней за последний месяц человек чувствовал себя удручённо (0-30),
• DiffWalking - Ииспытывает ли человек трудности при ходьбе (No / Yes),
• Sex - Пол (female, male),
• AgeCategory - Возрастная категория (18-24, 25-29, 30-34, 35-39, 40-44, 45-49, 50-54, 55-59, 60-64, 65-69, 70-74, 75-79, 80 or older),
• Race - Национальная принадлежность человека (White, Black, Hispanic, American Indian/Alaskan Native, Asian, Other),
• Diabetic - Был ли у человека диабет (No / Yes),
• PhysicalActivity - Занимался ли человек спротом за последний месяц (No / Yes),
• GenHealth - Общее самочувствие человека (Excellent, Very good, Good, Fair, Poor),
• SleepTime - Сколько человек в среднем спит за 24 часа (0-24),
• Asthma - Была ли у человека астма (No / Yes),
• KidneyDisease - Было ли у человека заболевание почек (No / Yes),
• SkinCancer - Был ли у человека рак кожи (No / Yes).

Ссылка на страницу набора на kuggle: Indicators of Heart Disease

Формулировка задачи

Поскольку модель гребневой регрессии используется для решения задачи регресси, то попробуем на ней предсказать поведение параметров при обучении на всех признаках, и на значимых признаках, найденных ранее в лабораторной №3. Сформулируем задачу:

"Решить задачу предсказания с помощью моделей гребневой регрессии, обученных на всех признаках и только на значимых признаках. Сравнить результаты работы моделей"

Решение задачи предсказания

Создадим два обучающих модуля. В 1й включим все признаки. Разделим даныые на выборки. Пусть обучающая выборка будет 99% данных, а тестовая - 1% соответсвенно:

x_train = df.drop("HeartDisease", axis=1).iloc[0:round(len(df) / 100 * 99)]
y_train = df["HeartDisease"].iloc[0:round(len(df) / 100 * 99)]
x_test = df.drop("HeartDisease", axis=1).iloc[round(len(df) / 100 * 99):len(df)]
y_test = df["HeartDisease"].iloc[round(len(df) / 100 * 99):len(df)]

Тогда во 2м модуле используем только признаки, названные значимыми в 3й лабораторной, а именно:

• BMI
• SleepTime
• PhysicalHealth
• GenHealth
• MentalHealth
• AgeCategory
• Race
• PhysicalActivity

Обучим две модели гребневой регнессии на данных из разных модулей. Решим задачу предсказания, найдём ошибки и построим графики.

График решения задачи предсказания моделью гребневой регрессии с использованием всех признаков:

График решения задачи предсказания моделью гребневой регрессии с использованием значимых признаков:

Вывод

Согласно графиком, среднеквадратическая ошибка обеих моделей достаточна низкая. что свидетельствует достаточно точному соответствию истиных и полученных значений, однако коэффициент детерминации моделей имеет очень низкое значение, что свидетельствует практически полному непониманию модели зависимостей в данных.

Note

Модель Ridge имеет коэффициент регуляризации alpha, который помогает избавиться модели от переобучения, однако даже при стандартном его значении в единицу, модель показывает очень низкий коэффициент детерминации, поэтому варьирование его значения не принесёт никаких результатов.

Исходя из полученных результатов можно сделать вывод, что модель гребневой регрессии неприменима к данному набору данных.