第 2 周 · 第 1 课 · 45-55 分钟
样例、标签和特征
打开一个数据集,认识它的组成部分:每一个样例、说明它属于哪个类别的标签,以及描述它的那些特征。
- 材料
- 在网页浏览器中打开的这节课 · 纸和笔,或者一个记事应用 · 本课中内置的水果数据集
- 本课
- 进行中
会自动保存在这台设备上
你将能够做到
- 说出数据集的各个组成部分:样例、标签和特征。
- 读懂一张数据表,并指出一个样例、它的特征和它的标签。
- 说明特征和标签如何帮助模型学出某个类别的规律。
想一想
设想一张表,每一行是一个水果。各列写着它的颜色、重量和形状,最后一列写着它是什么水果。如果把最后一列盖住,你还猜得出每个水果吗?你会看哪些信息?
记住你的答案,这节课会给那张表的每一部分都取好名字。
做个预测
预测一下:水果表里的哪一项信息是模型要学会的「答案」,哪些又是线索?
- 数据集
- 为了让模型从中学习而收集在一起的一批样例,通常以由行和列构成的表格形式呈现。
- 样例
- 数据集中的一项,通常就是一行,比如一个水果、一张照片或一条消息。
- 标签
- 附在样例上的正确答案,说明它属于哪个类别,比如「苹果」或「香蕉」。
- 特征
- 描述一个样例的一条信息,比如它的颜色、重量或形状。每个特征通常是表格中的一列。
- 类别
- 模型把样例归入的其中一组。标签就来自这份类别清单。
- 规律
- 特征中常常与某个类别相伴出现的规律性,比如「又长又黄通常意味着香蕉」。
数据集是一张由样例组成的表
数据集是供模型学习的一批样例。最容易想象的方式就是一张表:每一行是一个样例,每一列存放关于这个样例的一类信息。
如果数据集讲的是水果,那么一行可能就是一根香蕉。如果讲的是邮件,一行就是一条消息。数据集的意义,就是把大量样例汇集到一处,好让模型从中找出规律。
- 一张表,每行一个水果,列有颜色、重量和形状
- 一张表,每行一封邮件,有一列写着「垃圾邮件」或「不是垃圾邮件」
- 一张表,每行一张照片,有一列写出照片里的动物
特征负责描述;标签负责回答
在每个样例里,特征就是那些描述,也就是线索。在水果表中,颜色、重量和形状都是特征。特征通常是那些告诉你这个样例是什么样子的列。
标签是这个样例的正确答案,也就是它所属的类别。对一根香蕉来说,标签就是「香蕉」。特征和标签的分工不同:特征是你要看的线索,标签是你想对上的答案。
- 一个水果的特征:颜色 = 黄色,形状 = 细长,重量 = 120 克
- 这个水果的标签:香蕉
- 一封邮件的特征:链接很多,出现「免费」一词;标签:垃圾邮件
类别,以及与之相配的规律
类别是你可以把样例归入的其中一组。如果一个数据集里只有苹果和香蕉,那么「苹果」和「香蕉」就是两个类别,而每一个标签都是其中之一。
模型通过找出规律来学习:也就是特征往往与某个类别相对应的方式。从许多带标签的水果中,它可能学到「又长又黄通常意味着香蕉」以及「又圆又红通常意味着苹果」。之后,它就能只凭特征给一个从没见过的新水果贴上标签。
- 类别:苹果、香蕉
- 学到的规律:圆 + 红 → 苹果;长 + 黄 → 香蕉
- 一个特征为又圆又红的新水果 → 模型预测为「苹果」
例题讲解
读懂水果数据集中的一行
- 看一行:颜色 = 黄色,形状 = 细长,重量 = 120 克,水果 = 香蕉。
- 找出样例:这一整行就是一个样例,也就是一个水果。
- 找出特征:颜色、形状和重量就是描述它的特征。
- 找出标签:「香蕉」就是标签,也就是这个样例的正确类别。
- 留意规律正在成形:标注为香蕉的那些行反复出现「黄色」和「细长」,于是这些特征就成了香蕉这个类别的线索。
要点:每个样例都是一行;它的特征是那些起描述作用的列,它的标签则是答案那一列。
| 颜色 | 重量(克) | 形状 | 水果(标签) |
|---|---|---|---|
| Red | 150 | 圆形 | 苹果 |
| 黄色 | 120 | 细长 | 香蕉 |
| 绿色 | 160 | 圆形 | 苹果 |
| 黄色 | 115 | 细长 | 香蕉 |
一张小小的数据表。每一行是一个水果样例。颜色、重量和形状这三列是特征。最后一列「水果」是标签,也就是该样例的类别。第 1 行:红色,150 克,圆形,苹果。第 2 行:黄色,120 克,细长,香蕉。第 3 行:绿色,160 克,圆形,苹果。第 4 行:黄色,115 克,细长,香蕉。
前三列是特征;最后一列是标签。
一张关于数据集中单独一行的示意图。一个箭头指向整行,标注为「样例」。三个单元格(颜色、重量、形状)被框在一起,标注为「特征:线索」。末尾的一个单元格(水果)标注为「标签:答案」。一条注释写着:「标签指明了这个样例所属的类别。」
特征是描述样例的线索;标签则是它的类别。
活动
数据标注工作台
查看一个内置的太空水果数据集,仅凭特征给每个样例贴上「安全」或「不安全」的标签,并把重复项和缺失值找出来。
- 在表格里查看每一颗太空水果的特征。
- 尽量给更多水果打上标签(可以吃 / 不能吃)。留意重复的行和缺失的数值。
- 用筛选和排序功能来调查。然后把你的标签和答案对照一下。
数据集概览
- 样本总数: 14
- 你的标注 — 可以吃: 0, Not safe: 0, left to do: 14
- 发现的重复行: 4 · Missing values: 2
按质地统计
按质地统计: 光滑: 5, 凹凸: 3, 毛茸茸: 3, 带刺: 3.
在相信这份数据之前,先注意:
- 有 4 行是重复的(和另一行特征完全相同)。同一颗水果算两次,会让它的分量过重。
- 有 2 行缺了某个特征值,显示为「—」。缺值会让这颗水果很难打标签。
- 记住:只是长得像的两颗水果不算重复,只有特征完全相同的行才算。
显示 14 / 14
| 水果名称 | 颜色 | 形状 | 质地 | 生长在 | 种子数 | 甜度 | 发光等级 | 大小 | 你的标签 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 倒刺锥 | 天蓝 | 星形 | 带刺 | 洞窟 | 3 | 2 | 2 | 5 厘米 | |
| 尖刺螺 | 紫罗兰 | 螺旋形 | 带刺 | 陨石坑 | 1 | 3 | 1 | 4 厘米 | |
| 晨曦莓与 晨曦莓孪生 重复 | 深红 | 圆形 | 光滑 | 林冠 | 6 | 8 | 0 | 10 厘米 | |
| 晨曦莓孪生与 晨曦莓 重复 | 深红 | 圆形 | 光滑 | 林冠 | 6 | 8 | 0 | 10 厘米 | |
| 沙丘滴缺少 质地 | 琥珀 | 圆形 | — | 沙丘 | 3 | 7 | 1 | 7 厘米 | |
| 沙李 | 琥珀 | 椭圆形 | 凹凸 | 沙丘 | 4 | 7 | 1 | 8 厘米 | |
| 淡星 | 紫罗兰 | 星形 | 光滑 | 陨石坑 | 1 | 4 | 3 | 6 厘米 | |
| 深渊螺 | 天蓝 | 螺旋形 | 凹凸 | 洞窟 | 1 | 2 | 5 | 4 厘米 | |
| 潮汐果与 潮汐果(副本) 重复 | 青绿 | 圆形 | 毛茸茸 | 礁石 | 8 | 9 | 0 | 12 厘米 | |
| 潮汐果(副本)与 潮汐果 重复 | 青绿 | 圆形 | 毛茸茸 | 礁石 | 8 | 9 | 0 | 12 厘米 | |
| 玫瑰滴缺少 甜度 | 深红 | 椭圆形 | 光滑 | 沙丘 | 5 | — | 1 | 9 厘米 | |
| 甜礁 | 青绿 | 椭圆形 | 光滑 | 礁石 | 6 | 9 | 0 | 10 厘米 | |
| 软琥珀 | 琥珀 | 圆形 | 毛茸茸 | 林冠 | 3 | 7 | 2 | 7 厘米 | |
| 陨坑刺 | 紫罗兰 | 星形 | 带刺 | 陨石坑 | 2 | 3 | 4 | 5 厘米 |
倒刺锥
- 颜色
- 天蓝
- 形状
- 星形
- 质地
- 带刺
- 生长在
- 洞窟
- 种子数
- 3
- 甜度
- 2
- 发光等级
- 2
- 大小
- 5 厘米
尖刺螺
- 颜色
- 紫罗兰
- 形状
- 螺旋形
- 质地
- 带刺
- 生长在
- 陨石坑
- 种子数
- 1
- 甜度
- 3
- 发光等级
- 1
- 大小
- 4 厘米
晨曦莓
与 晨曦莓孪生 重复- 颜色
- 深红
- 形状
- 圆形
- 质地
- 光滑
- 生长在
- 林冠
- 种子数
- 6
- 甜度
- 8
- 发光等级
- 0
- 大小
- 10 厘米
晨曦莓孪生
与 晨曦莓 重复- 颜色
- 深红
- 形状
- 圆形
- 质地
- 光滑
- 生长在
- 林冠
- 种子数
- 6
- 甜度
- 8
- 发光等级
- 0
- 大小
- 10 厘米
沙丘滴
缺少 质地- 颜色
- 琥珀
- 形状
- 圆形
- 质地
- —
- 生长在
- 沙丘
- 种子数
- 3
- 甜度
- 7
- 发光等级
- 1
- 大小
- 7 厘米
沙李
- 颜色
- 琥珀
- 形状
- 椭圆形
- 质地
- 凹凸
- 生长在
- 沙丘
- 种子数
- 4
- 甜度
- 7
- 发光等级
- 1
- 大小
- 8 厘米
淡星
- 颜色
- 紫罗兰
- 形状
- 星形
- 质地
- 光滑
- 生长在
- 陨石坑
- 种子数
- 1
- 甜度
- 4
- 发光等级
- 3
- 大小
- 6 厘米
深渊螺
- 颜色
- 天蓝
- 形状
- 螺旋形
- 质地
- 凹凸
- 生长在
- 洞窟
- 种子数
- 1
- 甜度
- 2
- 发光等级
- 5
- 大小
- 4 厘米
潮汐果
与 潮汐果(副本) 重复- 颜色
- 青绿
- 形状
- 圆形
- 质地
- 毛茸茸
- 生长在
- 礁石
- 种子数
- 8
- 甜度
- 9
- 发光等级
- 0
- 大小
- 12 厘米
潮汐果(副本)
与 潮汐果 重复- 颜色
- 青绿
- 形状
- 圆形
- 质地
- 毛茸茸
- 生长在
- 礁石
- 种子数
- 8
- 甜度
- 9
- 发光等级
- 0
- 大小
- 12 厘米
玫瑰滴
缺少 甜度- 颜色
- 深红
- 形状
- 椭圆形
- 质地
- 光滑
- 生长在
- 沙丘
- 种子数
- 5
- 甜度
- —
- 发光等级
- 1
- 大小
- 9 厘米
甜礁
- 颜色
- 青绿
- 形状
- 椭圆形
- 质地
- 光滑
- 生长在
- 礁石
- 种子数
- 6
- 甜度
- 9
- 发光等级
- 0
- 大小
- 10 厘米
软琥珀
- 颜色
- 琥珀
- 形状
- 圆形
- 质地
- 毛茸茸
- 生长在
- 林冠
- 种子数
- 3
- 甜度
- 7
- 发光等级
- 2
- 大小
- 7 厘米
陨坑刺
- 颜色
- 紫罗兰
- 形状
- 星形
- 质地
- 带刺
- 生长在
- 陨石坑
- 种子数
- 2
- 甜度
- 3
- 发光等级
- 4
- 大小
- 5 厘米
先给几颗水果打上标签。答案在你选择对照之前一直藏着:先自己调查,再揭晓。
检查你的理解
回答这些题,检验你能否说出数据集的各个组成部分。
Question 1. 在水果表里,写着「苹果」或「香蕉」的那一列是……
Question 2. 在一个水果数据集中,下面哪些是特征?选出所有符合的。
把符合的都选上。
Question 3. 判断这句话是对还是错。
数据集中的一个样例,通常就是表格里的一行。
已回答 0 / 3
自己动手试试
设计一个属于你的小数据集
为你熟悉的一组类别编一个小数据集,比如「狗还是猫」或者「工作日还是周末」。
- 选定两个类别,把它们写下来作为你的标签。
- 挑出三个有助于区分这两个类别的特征。
- 做一张有五行样例的表,为每一行填上特征和正确的标签。
做到这样就算成功
- 有两个清晰的类别,用作标签。
- 挑出了三个合理的特征。
- 有五行样例,每行都有特征和正确的标签。
反思
输入时会保存在这台设备上
请不要写私人信息。你的回答只保存在这个浏览器里,不会发送到任何地方。
小结
数据集是一张由样例组成的表;每个样例都有描述它的特征和指明其类别的标签,而模型学的是把特征与类别联系起来的规律。
- 一个样例就是一行;特征是起描述作用的列,标签是答案那一列。
- 类别就是那些分组;每个标签都是其中的一个类别。
- 模型学的是把特征与某个类别联系起来的规律。
七至八年级延伸内容
哪些特征才真正管用?
并不是每个特征都有用。在水果表里,「形状」和「颜色」能很好地把苹果和香蕉分开,但像「水果的采摘日期」这样的特征,多半对模型毫无帮助。
看看你自己的小数据集。哪个特征在区分类别上出力最多?有没有哪个特征可以去掉而不影响规律?说说你的理由。
完成这一课
- Attempt the knowledge check(未完成)
- Save a reflection (recommended)(未完成)
先做一下知识检查,才能完成这一课。