Python数据科学：神经网络

建立多层感知器模型。

# 设置多层感知器对应的模型 
mlp = MLPClassifier(hidden_layer_sizes=(10,), activation='logistic', alpha=0.1, max_iter=1000) 
# 对训练集进行模型训练 
mlp.fit(scaled_train_data, train_target) 
# 输出神经网络模型信息 
print(mlp) 

输出模型信息如下。

接下来使用经过训练集训练的模型，对训练集及测试集进行预测。

# 使用模型进行预测 
train_predict = mlp.predict(scaled_train_data) 
test_predict = mlp.predict(scaler_test_data) 

输出预测概率，用户流失的概率。

# 输出模型预测概率(为1的情况) 
train_proba = mlp.predict_proba(scaled_train_data)[:, 1] 
test_proba = mlp.predict_proba(scaler_test_data)[:, 1] 

对模型进行评估，输出评估数据。

# 根据预测信息输出模型评估结果 
print(metrics.confusion_matrix(test_target, test_predict, labels=[0, 1])) 
print(metrics.classification_report(test_target, test_predict)) 

输出如下。

模型对流失用户的f1-score(精确率和召回率的调和平均数)值为0.81，效果不错。

此外对流失用户的灵敏度recall为0.83，模型能识别出83%的流失用户，说明模型识别流失用户的能力还可以。

输出模型预测的平均准确度。

# 使用指定数据集输出模型预测的平均准确度 
print(mlp.score(scaler_test_data, test_target)) 
# 输出值为0.8282828282828283 

平均准确度值为0.8282。

计算模型的ROC下面积。

# 绘制ROC曲线 
fpr_test, tpr_test, th_test = metrics.roc_curve(test_target, test_proba) 
fpr_train, tpr_train, th_train = metrics.roc_curve(train_target, train_proba) 
plt.figure(figsize=[3, 3]) 
plt.plot(fpr_test, tpr_test, 'b--') 
plt.plot(fpr_train, tpr_train, 'r-') 
plt.title('ROC curve') 
plt.show() 
 
# 计算AUC值 
print(metrics.roc_auc_score(test_target, test_proba)) 
# 输出值为0.9149632415075206 

ROC曲线图如下。

训练集和测试集的曲线很接近，没有过拟合现象。

AUC值为0.9149，说明模型效果非常好。

对模型进行最优参数搜索，并且对最优参数下的模型进行训练。

# 使用GridSearchCV进行最优参数搜索 
param_grid = { 
    # 模型隐层数量 
    'hidden_layer_sizes': [(10, ), (15, ), (20, ), (5, 5)], 
    # 激活函数 
    'activation': ['logistic', 'tanh', 'relu'], 
    # 正则化系数 
    'alpha': [0.001, 0.01, 0.1, 0.2, 0.4, 1, 10] 
} 
 
mlp = MLPClassifier(max_iter=1000) 
# 选择roc_auc作为评判标准,4折交叉验证,n_jobs=-1使用多核CPU的全部线程 
gcv = GridSearchCV(estimator=mlp, param_grid=param_grid, 
                   scoring='roc_auc', cv=4, n_jobs=-1) 
gcv.fit(scaled_train_data, train_target) 

输出最优参数的模型的情况。

# 输出最优参数下模型的得分 
print(gcv.best_score_) 
# 输出值为0.9258018987136855 
 
# 输出最优参数下模型的参数 
print(gcv.best_params_) 
# 输出参数值为{'alpha': 0.01, 'activation': 'tanh', 'hidden_layer_sizes': (5, 5)} 
 
# 使用指定数据集输出最优模型预测的平均准确度 
print(gcv.score(scaler_test_data, test_target)) 
# 输出值为0.9169384823390232 

模型的roc_auc最高得分为0.92，即该模型下的ROC曲线下面积为0.92。

较之前的0.9149，提高了一点点。

模型的最优参数，激活函数为relu类型，alpha为0.01，隐藏层节点数为15个。

模型的预测平均准确率为0.9169，较之前的0.8282，提高了不少。

（编辑：核心网）

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