Scikit-Learn을 사용한 완전한 기계 학습 워크플로: 캘리포니아 주택 가격 예측
- Barbara Streisand원래의
- 2024-10-02 06:37:29799검색
소개
이 기사에서는 Scikit-Learn을 사용하여 완전한 머신러닝 프로젝트 워크플로를 시연합니다. 우리는 중위 소득, 주택 연령, 평균 방 수 등 다양한 특성을 기반으로 캘리포니아 주택 가격을 예측하는 모델을 구축할 것입니다. 이 프로젝트는 데이터 로딩, 탐색, 모델 훈련, 평가, 결과 시각화를 포함한 프로세스의 각 단계를 안내합니다. 기본 사항을 이해하려는 초보자이든 복습을 원하는 숙련된 실무자이든 이 기사는 기계 학습 기술의 실제 적용에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 것입니다.
캘리포니아 주택 가격 예측 프로젝트
1. 소개
캘리포니아 주택 시장은 독특한 특성과 가격 역학으로 잘 알려져 있습니다. 본 프로젝트에서는 다양한 특성을 기반으로 주택 가격을 예측하는 머신러닝 모델을 개발하는 것을 목표로 합니다. 우리는 중위 소득, 주택 연령, 평균 방 등과 같은 다양한 속성을 포함하는 캘리포니아 주택 데이터 세트를 사용할 것입니다.
2. 라이브러리 가져오기
이 섹션에서는 데이터 조작, 시각화 및 기계 학습 모델 구축에 필요한 라이브러리를 가져옵니다.
import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.linear_model import LinearRegression from sklearn.metrics import mean_squared_error from sklearn.datasets import fetch_california_housing
3. 데이터세트 로드
캘리포니아 주택 데이터세트를 로드하고 DataFrame을 생성하여 데이터를 정리하겠습니다. 새로운 컬럼으로 목표변수인 주택가격이 추가됩니다.
# Load the California Housing dataset california = fetch_california_housing() df = pd.DataFrame(california.data, columns=california.feature_names) df['PRICE'] = california.target
4. 무작위로 샘플 선택
분석 관리를 유지하기 위해 연구용 데이터 세트에서 무작위로 700개의 샘플을 선택합니다.
# Randomly Selecting 700 Samples df_sample = df.sample(n=700, random_state=42)
5. 데이터 살펴보기
이 섹션에서는 데이터세트의 개요를 제공하고 데이터의 기능과 구조를 이해하기 위해 처음 5개 행을 표시합니다.
# Overview of the data
print("First five rows of the dataset:")
print(df_sample.head())
산출
First five rows of the dataset:
MedInc HouseAge AveRooms AveBedrms Population AveOccup Latitude \
20046 1.6812 25.0 4.192201 1.022284 1392.0 3.877437 36.06
3024 2.5313 30.0 5.039384 1.193493 1565.0 2.679795 35.14
15663 3.4801 52.0 3.977155 1.185877 1310.0 1.360332 37.80
20484 5.7376 17.0 6.163636 1.020202 1705.0 3.444444 34.28
9814 3.7250 34.0 5.492991 1.028037 1063.0 2.483645 36.62
Longitude PRICE
20046 -119.01 0.47700
3024 -119.46 0.45800
15663 -122.44 5.00001
20484 -118.72 2.18600
9814 -121.93 2.78000
DataFrame 정보 표시
print(df_sample.info())
산출
<class 'pandas.core.frame.DataFrame'> Index: 700 entries, 20046 to 5350 Data columns (total 9 columns): # Column Non-Null Count Dtype --- ------ -------------- ----- 0 MedInc 700 non-null float64 1 HouseAge 700 non-null float64 2 AveRooms 700 non-null float64 3 AveBedrms 700 non-null float64 4 Population 700 non-null float64 5 AveOccup 700 non-null float64 6 Latitude 700 non-null float64 7 Longitude 700 non-null float64 8 PRICE 700 non-null float64 dtypes: float64(9) memory usage: 54.7 KB
요약 통계 표시
print(df_sample.describe())
산출
MedInc HouseAge AveRooms AveBedrms Population \
count 700.000000 700.000000 700.000000 700.000000 700.000000
mean 3.937653 28.855714 5.404192 1.079266 1387.422857
std 2.085831 12.353313 1.848898 0.236318 1027.873659
min 0.852700 2.000000 2.096692 0.500000 8.000000
25% 2.576350 18.000000 4.397751 1.005934 781.000000
50% 3.480000 30.000000 5.145295 1.047086 1159.500000
75% 4.794625 37.000000 6.098061 1.098656 1666.500000
max 15.000100 52.000000 36.075472 5.273585 8652.000000
AveOccup Latitude Longitude PRICE
count 700.000000 700.000000 700.000000 700.000000
mean 2.939913 35.498243 -119.439729 2.082073
std 0.745525 2.123689 1.956998 1.157855
min 1.312994 32.590000 -124.150000 0.458000
25% 2.457560 33.930000 -121.497500 1.218500
50% 2.834524 34.190000 -118.420000 1.799000
75% 3.326869 37.592500 -118.007500 2.665500
max 7.200000 41.790000 -114.590000 5.000010
6. 데이터 세트를 학습 세트와 테스트 세트로 분할
데이터세트를 특성(X)과 대상 변수(y)로 분리한 다음 모델 학습 및 평가를 위해 학습 및 테스트 세트로 분할합니다.
# Splitting the dataset into Train and Test sets
X = df_sample.drop('PRICE', axis=1) # Features
y = df_sample['PRICE'] # Target variable
# Split the dataset into training and testing sets
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)
7. 모델 훈련
이 섹션에서는 학습 데이터를 사용하여 선형 회귀 모델을 생성하고 학습하여 특성과 주택 가격 간의 관계를 학습합니다.
# Creating and training the Linear Regression model lr = LinearRegression() lr.fit(X_train, y_train)
8. 모델 평가
테스트 세트를 예측하고 평균 제곱 오차(MSE)와 R 제곱 값을 계산하여 모델 성능을 평가하겠습니다.
# Making predictions on the test set
y_pred = lr.predict(X_test)
# Calculating Mean Squared Error
mse = mean_squared_error(y_test, y_pred)
print(f"\nLinear Regression Mean Squared Error: {mse}")
산출
Linear Regression Mean Squared Error: 0.3699851092128846
9. 실제 값과 예측 값 표시
여기에서는 실제 주택 가격과 모델에서 생성된 예측 가격을 비교하기 위해 DataFrame을 생성합니다.
# Displaying Actual vs Predicted Values
results = pd.DataFrame({'Actual Prices': y_test.values, 'Predicted Prices': y_pred})
print("\nActual vs Predicted:")
print(results)
산출
Actual vs Predicted:
Actual Prices Predicted Prices
0 0.87500 0.887202
1 1.19400 2.445412
2 5.00001 6.249122
3 2.78700 2.743305
4 1.99300 2.794774
.. ... ...
135 1.62100 2.246041
136 3.52500 2.626354
137 1.91700 1.899090
138 2.27900 2.731436
139 1.73400 2.017134
[140 rows x
2 columns]
10. 결과 시각화
마지막 섹션에서는 모델의 성능을 시각적으로 평가하기 위해 산점도를 사용하여 실제 주택 가격과 예측 주택 가격 간의 관계를 시각화합니다.
# Visualizing the Results
plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.scatter(y_test, y_pred, color='blue')
plt.xlabel('Actual Prices')
plt.ylabel('Predicted Prices')
plt.title('Actual vs Predicted House Prices')
# Draw the ideal line
plt.plot([0, 6], [0, 6], color='red', linestyle='--')
# Set limits to minimize empty space
plt.xlim(y_test.min() - 1, y_test.max() + 1)
plt.ylim(y_test.min() - 1, y_test.max() + 1)
plt.grid()
plt.show()
결론
이 프로젝트에서는 다양한 특성을 기반으로 캘리포니아 주택 가격을 예측하는 선형 회귀 모델을 개발했습니다. 평균 제곱 오차는 모델의 성능을 평가하기 위해 계산되었으며, 이는 예측 정확도의 정량적 측정값을 제공했습니다. 시각화를 통해 모델이 실제 값에 비해 얼마나 잘 수행되는지 확인할 수 있었습니다.
이 프로젝트는 부동산 분석에서 기계 학습의 힘을 보여 주며 더욱 발전된 예측 모델링 기술의 기반이 될 수 있습니다.
위 내용은 Scikit-Learn을 사용한 완전한 기계 학습 워크플로: 캘리포니아 주택 가격 예측의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!