# !/usr/bin/env python

# encoding: utf-8

__author__ = 'Xiaolin Shen'

from sklearn.naive_bayes import GaussianNB,BernoulliNB

import numpy as np

import pandas as pd

from sklearn import preprocessing

from sklearn import model_selection

import matplotlib.pyplot as plt

import matplotlib as mpl

from matplotlib import colors

from sklearn.preprocessing import StandardScaler

from sklearn.pipeline import Pipeline

# 当使用numpy中的loadtxt函数导入该数据集时，假设数据类型dtype为浮点型，但是很明显数据集的第五列的数据类型是字符串并不是浮点型。

# 因此需要额外做一个工作，即通过loadtxt()函数中的converters参数将第五列通过转换函数映射成浮点类型的数据。

# 首先，我们要写出一个转换函数：

# 定义一个函数，将不同类别标签与数字相对应

def iris_type(s):

    class_label={b'Iris-setosa':0,b'Iris-versicolor':1,b'Iris-virginica':2}

    return class_label[s]

#（1）使用numpy中的loadtxt读入数据文件

filepath='IRIS_dataset.txt'  # 数据文件路径

data=np.loadtxt(filepath,dtype=float,delimiter=',',converters={4:iris_type})

#以上4个参数中分别表示：

#filepath ：文件路径。eg：C:/Dataset/iris.txt。

#dtype=float ：数据类型。eg：float、str等。

#delimiter=',' ：数据以什么分割符号分割。eg：‘，’。

#converters={4:iris_type} ：对某一列数据（第四列）进行某种类型的转换，将数据列与转换函数进行映射的字典。eg：{1:fun}，含义是将第2列对应转换函数进行转换。

#                          converters={4: iris_type}中“4”指的是第5列。

# print(data)

#读入结果示例为：

# [[ 5.1  3.5  1.4  0.2  0. ]

#  [ 4.9  3.   1.4  0.2  0. ]

#  [ 4.7  3.2  1.3  0.2  0. ]

#  [ 4.6  3.1  1.5  0.2  0. ]

#  [ 5.   3.6  1.4  0.2  0. ]]

#（2）将原始数据集划分成训练集和测试集

X ,y=np.split(data,(4,),axis=1) #np.split 按照列（axis=1）进行分割，从第四列开始往后的作为y 数据，之前的作为X 数据。函数 split(数据，分割位置，轴=1（水平分割） or 0（垂直分割）)。

x=X[:,0:2] #在 X中取前两列作为特征（为了后期的可视化画图更加直观，故只取前两列特征值向量进行训练）

x_train,x_test,y_train,y_test=model_selection.train_test_split(x,y,random_state=1,test_size=0.3)

# 用train_test_split将数据随机分为训练集和测试集，测试集占总数据的30%（test_size=0.3),random_state是随机数种子

# 参数解释：

# x：train_data：所要划分的样本特征集。

# y：train_target：所要划分的样本结果。

# test_size：样本占比，如果是整数的话就是样本的数量。

# random_state：是随机数的种子。

# （随机数种子：其实就是该组随机数的编号，在需要重复试验的时候，保证得到一组一样的随机数。比如你每次都填1，其他参数一样的情况下你得到的随机数组是一样的。但填0或不填，每次都会不一样。

# 随机数的产生取决于种子，随机数和种子之间的关系遵从以下两个规则：种子不同，产生不同的随机数；种子相同，即使实例不同也产生相同的随机数。）

#（3）搭建模型，训练GaussianNB分类器

classifier=GaussianNB()

# classifier=BernoulliNB()

#开始训练

classifier.fit(x_train,y_train.ravel())

def show_accuracy(y_hat,y_test,parameter):

    pass

#（4）计算GaussianNB分类器的准确率

print("GaussianNB-输出训练集的准确率为：",classifier.score(x_train,y_train))

y_hat=classifier.predict(x_train)

show_accuracy(y_hat,y_train,'训练集')

print("GaussianNB-输出测试集的准确率为：",classifier.score(x_test,y_test))

y_hat=classifier.predict(x_test)

show_accuracy(y_hat,y_test,'测试集')

# GaussianNB-输出训练集的准确率为： 0.809523809524

# GaussianNB-输出测试集的准确率为： 0.755555555556

# # 查看决策函数，可以通过decision_function()实现。decision_function中每一列的值代表距离各类别的距离。

# print('decision_function:\n', classifier.decision_function(x_train))

# print('\npredict:\n', classifier.predict(x_train))

# (5)绘制图像

# 1.确定坐标轴范围，x，y轴分别表示两个特征

x1_min, x1_max = x[:, 0].min(), x[:, 0].max()  # 第0列的范围

x2_min, x2_max = x[:, 1].min(), x[:, 1].max()  # 第1列的范围

x1, x2 = np.mgrid[x1_min:x1_max:200j, x2_min:x2_max:200j]  # 生成网格采样点

grid_test = np.stack((x1.flat, x2.flat), axis=1)  # 测试点

# print 'grid_test = \n', grid_test

grid_hat = classifier.predict(grid_test)       # 预测分类值

grid_hat = grid_hat.reshape(x1.shape)  # 使之与输入的形状相同

# 2.指定默认字体

mpl.rcParams['font.sans-serif'] = [u'SimHei']

mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

# 3.绘制

cm_light = mpl.colors.ListedColormap(['#A0FFA0', '#FFA0A0', '#A0A0FF'])

cm_dark = mpl.colors.ListedColormap(['g', 'r', 'b'])

alpha=0.5

plt.pcolormesh(x1, x2, grid_hat, cmap=cm_light) # 预测值的显示

# plt.scatter(x[:, 0], x[:, 1], c=y, edgecolors='k', s=50, cmap=cm_dark)  # 样本

plt.plot(x[:, 0], x[:, 1], 'o', alpha=alpha, color='blue', markeredgecolor='k')

plt.scatter(x_test[:, 0], x_test[:, 1], s=120, facecolors='none', zorder=10)  # 圈中测试集样本

plt.xlabel(u'花萼长度', fontsize=13)

plt.ylabel(u'花萼宽度', fontsize=13)

plt.xlim(x1_min, x1_max)

plt.ylim(x2_min, x2_max)

plt.title(u'鸢尾花GaussianNB分类结果', fontsize=15)

plt.grid() #显示网格

plt.show()