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如何利用 JavaScript 实现一个简单的机器学习模型进行预测或分类?

狼影

狼影

发布时间:2025-10-06 18:15:02

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来源于php中文网

原创

答案是JavaScript可实现简单机器学习模型。通过手动实现线性回归和kNN算法,可在前端完成基础预测与分类任务;结合TensorFlow.js则能训练神经网络,支持更复杂场景,适合轻量级应用开发。

如何利用 javascript 实现一个简单的机器学习模型进行预测或分类?

用 JavaScript 实现一个简单的机器学习模型是完全可行的,尤其适合初学者理解基本原理或在前端进行轻量级预测。虽然不像 Python 那样有丰富的库支持,但借助一些工具和算法,可以在浏览器中完成分类或预测任务。

使用简单线性回归进行数值预测

线性回归是最基础的机器学习模型之一,适用于预测连续值(如房价、温度等)。我们可以用最小二乘法手动实现一个一元线性回归模型。

假设我们有一组数据点 (x, y),目标是找到一条直线 y = mx + b 来最好地拟合这些点。

以下是实现步骤:

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  • 计算 x 和 y 的平均值
  • 利用公式求出斜率 m 和截距 b
  • 用训练好的模型对新输入进行预测

代码示例:

function linearRegression(x, y) {
  const n = x.length;
  let sumX = 0, sumY = 0, sumXY = 0, sumXX = 0;

for (let i = 0; i < n; i++) { sumX += x[i]; sumY += y[i]; sumXY += x[i] * y[i]; sumXX += x[i] ** 2; }

const m = (n sumXY - sumX sumY) / (n * sumXX - sumX * 2); const b = (sumY - m sumX) / n;

return { slope: m, intercept: b }; }

// 示例数据:房屋面积(平方米)与价格(万元) const areas = [50, 60, 70, 80, 90]; const prices = [100, 120, 140, 160, 180];

const model = linearRegression(areas, prices);

// 预测 75 平方米的房子价格 const prediction = model.slope * 75 + model.intercept; console.log(预测价格: ${prediction} 万元);

使用 k-近邻(kNN)进行分类

kNN 是一种简单的分类算法,基于“物以类聚”的思想。给定一个新样本,找出训练集中最接近它的 k 个点,然后根据它们的类别投票决定预测结果。

实现要点:

先见AI
先见AI

数据为基,先见未见

下载
  • 定义距离函数(如欧氏距离)
  • 对每个测试样本,计算它与所有训练样本的距离
  • 选出最近的 k 个邻居
  • 统计这 k 个邻居中最多的类别作为预测结果

代码示例:

function euclideanDistance(point1, point2) {
  return Math.sqrt(point1.reduce((sum, val, i) => sum + (val - point2[i]) ** 2, 0));
}

function knnClassify(trainingData, labels, testPoint, k = 3) { const distances = trainingData.map((point, idx) => ({ dist: euclideanDistance(testPoint, point), label: labels[idx] }));

distances.sort((a, b) => a.dist - b.dist);

const kLabels = distances.slice(0, k).map(d => d.label); const labelCounts = {};

kLabels.forEach(label => { labelCounts[label] = (labelCounts[label] || 0) + 1; });

let predictedLabel = null; let maxCount = 0; for (const label in labelCounts) { if (labelCounts[label] > maxCount) { maxCount = labelCounts[label]; predictedLabel = label; } }

return predictedLabel; }

// 示例:根据身高体重判断性别(1=男,0=女) const data = [ [180, 75], [170, 65], [160, 50], [165, 55], [175, 70] ]; const labels = ['男', '男', '女', '女', '男'];

const result = knnClassify(data, labels, [168, 60], 3); console.log(预测性别: ${result});

使用 TensorFlow.js 进行更复杂的模型训练

如果想在浏览器中运行更强大的模型,可以使用 TensorFlow.js。它支持构建神经网络、训练模型,并直接在网页中运行。

例如,使用 TensorFlow.js 训练一个简单的线性回归模型:

import * as tf from '@tensorflow/tfjs';

async function trainModel() { // 准备数据 const xs = tf.tensor2d([50, 60, 70, 80, 90], [5, 1]); const ys = tf.tensor2d([100, 120, 140, 160, 180], [5, 1]);

// 创建模型 const model = tf.sequential(); model.add(tf.layers.dense({ units: 1, inputShape: [1] }));

// 编译模型 model.compile({ optimizer: 'sgd', loss: 'meanSquaredError' });

// 训练模型 await model.fit(xs, ys, { epochs: 100 });

// 预测 const prediction = model.predict(tf.tensor2d([75], [1, 1])); prediction.print(); // 输出预测值 }

trainModel();

这种方式更适合处理复杂任务,比如图像识别、文本分类等,而且能利用 GPU 加速。

基本上就这些。从手动实现简单算法到使用 TensorFlow.js 构建深度学习模型,JavaScript 完全可以胜任轻量级机器学习任务。关键是理解模型原理,再选择合适的工具实现。不复杂但容易忽略细节,比如数据归一化、过拟合等问题,在实际项目中需要注意。

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