Classification: premier modèle avec les SVM

La classification permet d’attribuer une classe d’appartenance (label dans la terminologie du machine learning) discrète à des données à partir de certaines variables explicatives (features dans la même terminologie). Les algorithmes de classification sont nombreux. L’un des plus intuitifs et les plus fréquemment rencontrés sont les SVM (Support Vector Machine). Ce chapitre illustre les enjeux de la classification à partir de ce modèle sur les données de vote aux élections présidentielles US de 2020.

Modélisation
Exercice
Author

Lino Galiana

Published

2024-04-27

Ce chapitre utilise toujours le même jeu de données, présenté dans l’introduction de cette partie : les données de vote aux élections présidentielles américaines croisées à des variables sociodémographiques. Le code est disponible sur Github.

!pip install --upgrade xlrd #colab bug verson xlrd
!pip install geopandas
import requests

url = "https://raw.githubusercontent.com/linogaliana/python-datascientist/master/content/modelisation/get_data.py"
r = requests.get(url, allow_redirects=True)
open("getdata.py", "wb").write(r.content)

import getdata

votes = getdata.create_votes_dataframes()

Pour ce TP, nous aurons besoin des packages suivants :

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

0.1 La méthode des SVM (Support Vector Machines)

L’une des méthodes de machine learning les plus utilisées en classification sont les SVM (Support Vector Machines). Il s’agit de trouver, dans un système de projection adéquat (noyau ou kernel), les paramètres de l’hyperplan (en fait d’un hyperplan à marges maximales) séparant les classes de données :

0.2 Application

Pour appliquer un modèle de classification, il nous faut trouver une variable dichotomique. Le choix naturel est de prendre la variable dichotomique qu’est la victoire ou défaite d’un des partis.

Même si les Républicains ont perdu en 2020, ils l’ont emporté dans plus de comtés (moins peuplés). Nous allons considérer que la victoire des Républicains est notre label 1 et la défaite 0.

A l’issue de la question 3, le classifieur avec C = 1 devrait avoir les performances suivantes :

Score
Accuracy 0.882637
Recall 0.897297
Precision 0.968872
F1 0.931712

La matrice de confusion associée prend cette forme:

A l’issue de la question 6, le nouveau classifieur avec devrait avoir les performances suivantes :

Score
Accuracy 0.882637
Recall 0.897297
Precision 0.968872
F1 0.931712

Et la matrice de confusion associée :

Informations additionnelles

environment files have been tested on.

Latest built version: 2024-04-27

Python version used:

'3.11.6 | packaged by conda-forge | (main, Oct  3 2023, 10:40:35) [GCC 12.3.0]'
Package Version
affine 2.4.0
aiobotocore 2.12.2
aiohttp 3.9.3
aioitertools 0.11.0
aiosignal 1.3.1
alembic 1.13.1
aniso8601 9.0.1
annotated-types 0.6.0
appdirs 1.4.4
archspec 0.2.3
astroid 3.1.0
asttokens 2.4.1
attrs 23.2.0
Babel 2.14.0
bcrypt 4.1.2
beautifulsoup4 4.12.3
black 24.4.2
blinker 1.7.0
blis 0.7.11
bokeh 3.4.0
boltons 23.1.1
boto3 1.34.51
botocore 1.34.51
branca 0.7.1
Brotli 1.1.0
cachetools 5.3.3
cartiflette 0.0.2
Cartopy 0.23.0
catalogue 2.0.10
cattrs 23.2.3
certifi 2024.2.2
cffi 1.16.0
charset-normalizer 3.3.2
chromedriver-autoinstaller 0.6.4
click 8.1.7
click-plugins 1.1.1
cligj 0.7.2
cloudpathlib 0.16.0
cloudpickle 3.0.0
colorama 0.4.6
comm 0.2.2
commonmark 0.9.1
conda 24.3.0
conda-libmamba-solver 24.1.0
conda-package-handling 2.2.0
conda_package_streaming 0.9.0
confection 0.1.4
contextily 1.6.0
contourpy 1.2.1
cryptography 42.0.5
cycler 0.12.1
cymem 2.0.8
cytoolz 0.12.3
dask 2024.4.1
dask-expr 1.0.10
debugpy 1.8.1
decorator 5.1.1
dill 0.3.8
distributed 2024.4.1
distro 1.9.0
docker 7.0.0
duckdb 0.10.1
en-core-web-sm 3.7.1
entrypoints 0.4
et-xmlfile 1.1.0
exceptiongroup 1.2.0
executing 2.0.1
fastjsonschema 2.19.1
fiona 1.9.6
flake8 7.0.0
Flask 3.0.2
folium 0.16.0
fontawesomefree 6.5.1
fonttools 4.51.0
frozenlist 1.4.1
fsspec 2023.12.2
GDAL 3.8.4
gensim 4.3.2
geographiclib 2.0
geopandas 0.12.2
geoplot 0.5.1
geopy 2.4.1
gitdb 4.0.11
GitPython 3.1.43
google-auth 2.29.0
graphene 3.3
graphql-core 3.2.3
graphql-relay 3.2.0
graphviz 0.20.3
great-tables 0.5.0
greenlet 3.0.3
gunicorn 21.2.0
h11 0.14.0
htmltools 0.5.1
hvac 2.1.0
idna 3.6
imageio 2.34.1
importlib_metadata 7.1.0
importlib_resources 6.4.0
inflate64 1.0.0
ipykernel 6.29.3
ipython 8.22.2
ipywidgets 8.1.2
isort 5.13.2
itsdangerous 2.1.2
jedi 0.19.1
Jinja2 3.1.3
jmespath 1.0.1
joblib 1.3.2
jsonpatch 1.33
jsonpointer 2.4
jsonschema 4.21.1
jsonschema-specifications 2023.12.1
jupyter-cache 1.0.0
jupyter_client 8.6.1
jupyter_core 5.7.2
jupyterlab_widgets 3.0.10
kaleido 0.2.1
kiwisolver 1.4.5
kubernetes 29.0.0
langcodes 3.4.0
language_data 1.2.0
lazy_loader 0.4
libmambapy 1.5.7
llvmlite 0.42.0
locket 1.0.0
lxml 5.2.1
lz4 4.3.3
Mako 1.3.2
mamba 1.5.7
mapclassify 2.6.1
marisa-trie 1.1.0
Markdown 3.6
MarkupSafe 2.1.5
matplotlib 3.8.3
matplotlib-inline 0.1.6
mccabe 0.7.0
menuinst 2.0.2
mercantile 1.2.1
mizani 0.11.2
mlflow 2.11.3
mlflow-skinny 2.11.3
msgpack 1.0.7
multidict 6.0.5
multivolumefile 0.2.3
munkres 1.1.4
murmurhash 1.0.10
mypy 1.9.0
mypy-extensions 1.0.0
nbclient 0.10.0
nbformat 5.10.4
nest_asyncio 1.6.0
networkx 3.3
nltk 3.8.1
numba 0.59.1
numpy 1.26.4
oauthlib 3.2.2
opencv-python-headless 4.9.0.80
openpyxl 3.1.2
outcome 1.3.0.post0
OWSLib 0.28.1
packaging 23.2
pandas 2.2.1
paramiko 3.4.0
parso 0.8.4
partd 1.4.1
pathspec 0.12.1
patsy 0.5.6
Pebble 5.0.7
pexpect 4.9.0
pickleshare 0.7.5
pillow 10.3.0
pip 24.0
pkgutil_resolve_name 1.3.10
platformdirs 4.2.0
plotly 5.19.0
plotnine 0.13.5
pluggy 1.4.0
polars 0.20.18
preshed 3.0.9
prometheus_client 0.20.0
prometheus-flask-exporter 0.23.0
prompt-toolkit 3.0.42
protobuf 4.25.3
psutil 5.9.8
ptyprocess 0.7.0
pure-eval 0.2.2
py7zr 0.20.8
pyarrow 15.0.0
pyarrow-hotfix 0.6
pyasn1 0.5.1
pyasn1-modules 0.3.0
pybcj 1.0.2
pycodestyle 2.11.1
pycosat 0.6.6
pycparser 2.21
pycryptodomex 3.20.0
pydantic 2.7.1
pydantic_core 2.18.2
pyflakes 3.2.0
Pygments 2.17.2
PyJWT 2.8.0
pylint 3.1.0
PyNaCl 1.5.0
pynsee 0.1.7
pyOpenSSL 24.0.0
pyparsing 3.1.2
pyppmd 1.1.0
pyproj 3.6.1
pyshp 2.3.1
PySocks 1.7.1
python-dateutil 2.9.0
python-dotenv 1.0.1
python-magic 0.4.27
pytz 2024.1
pyu2f 0.1.5
pywaffle 1.1.0
PyYAML 6.0.1
pyzmq 25.1.2
pyzstd 0.15.10
QtPy 2.4.1
querystring-parser 1.2.4
rasterio 1.3.10
referencing 0.34.0
regex 2023.12.25
requests 2.31.0
requests-cache 1.2.0
requests-oauthlib 2.0.0
rpds-py 0.18.0
rsa 4.9
Rtree 1.2.0
ruamel.yaml 0.18.6
ruamel.yaml.clib 0.2.8
s3fs 2023.12.2
s3transfer 0.10.1
scikit-image 0.23.2
scikit-learn 1.4.1.post1
scipy 1.13.0
seaborn 0.13.2
selenium 4.20.0
setuptools 69.2.0
shapely 2.0.3
six 1.16.0
smart-open 6.4.0
smmap 5.0.0
sniffio 1.3.1
snuggs 1.4.7
sortedcontainers 2.4.0
soupsieve 2.5
spacy 3.7.4
spacy-legacy 3.0.12
spacy-loggers 1.0.5
SQLAlchemy 2.0.29
sqlparse 0.4.4
srsly 2.4.8
stack-data 0.6.2
statsmodels 0.14.1
tabulate 0.9.0
tblib 3.0.0
tenacity 8.2.3
texttable 1.7.0
thinc 8.2.3
threadpoolctl 3.4.0
tifffile 2024.4.24
tomli 2.0.1
tomlkit 0.12.4
toolz 0.12.1
topojson 1.8
tornado 6.4
tqdm 4.66.2
traitlets 5.14.2
trio 0.25.0
trio-websocket 0.11.1
truststore 0.8.0
typer 0.9.4
typing_extensions 4.11.0
tzdata 2024.1
Unidecode 1.3.8
url-normalize 1.4.3
urllib3 1.26.18
wasabi 1.1.2
wcwidth 0.2.13
weasel 0.3.4
webcolors 1.13
webdriver-manager 4.0.1
websocket-client 1.7.0
Werkzeug 3.0.2
wheel 0.43.0
widgetsnbextension 4.0.10
wordcloud 1.9.3
wrapt 1.16.0
wsproto 1.2.0
xgboost 2.0.3
xlrd 2.0.1
xyzservices 2024.4.0
yarl 1.9.4
yellowbrick 1.5
zict 3.0.0
zipp 3.17.0
zstandard 0.22.0

View file history

SHA Date Author Description
005d89b 2023-12-20 17:23:04 Lino Galiana Finalise l’affichage des statistiques Git (#478)
3fba612 2023-12-17 18:16:42 Lino Galiana Remove some badges from python (#476)
7d12af8 2023-12-05 10:30:08 linogaliana Modularise la partie import pour l’avoir partout
417fb66 2023-12-04 18:49:21 Lino Galiana Corrections partie ML (#468)
1684220 2023-12-02 12:06:40 Antoine Palazzolo Première partie de relecture de fin du cours (#467)
1f23de2 2023-12-01 17:25:36 Lino Galiana Stockage des images sur S3 (#466)
a06a268 2023-11-23 18:23:28 Antoine Palazzolo 2ème relectures chapitres ML (#457)
b68369d 2023-11-18 18:21:13 Lino Galiana Reprise du chapitre sur la classification (#455)
889a71b 2023-11-10 11:40:51 Antoine Palazzolo Modification TP 3 (#443)
a771183 2023-10-09 11:27:45 Antoine Palazzolo Relecture TD2 par Antoine (#418)
9a4e226 2023-08-28 17:11:52 Lino Galiana Action to check URL still exist (#399)
3bdf3b0 2023-08-25 11:23:02 Lino Galiana Simplification de la structure 🤓 (#393)
78ea2cb 2023-07-20 20:27:31 Lino Galiana Change titles levels (#381)
29ff3f5 2023-07-07 14:17:53 linogaliana description everywhere
f21a24d 2023-07-02 10:58:15 Lino Galiana Pipeline Quarto & Pages 🚀 (#365)
8d81b5f 2023-02-18 18:21:59 Lino Galiana Change source get_vectorfile (#355)
2ed4aa7 2022-11-07 15:57:31 Lino Galiana Reprise 2e partie ML + Règle problème mathjax (#319)
a26b865 2022-09-03 15:34:28 linogaliana Fix problem with SVM wikipedia image
f10815b 2022-08-25 16:00:03 Lino Galiana Notebooks should now look more beautiful (#260)
494a85a 2022-08-05 14:49:56 Lino Galiana Images featured ✨ (#252)
d201e3c 2022-08-03 15:50:34 Lino Galiana Pimp la homepage ✨ (#249)
12965ba 2022-05-25 15:53:27 Lino Galiana :launch: Bascule vers quarto (#226)
9c71d6e 2022-03-08 10:34:26 Lino Galiana Plus d’éléments sur S3 (#218)
09b60a1 2021-12-21 19:58:58 Lino Galiana Relecture suite du NLP (#205)
c3bf4d4 2021-12-06 19:43:26 Lino Galiana Finalise debug partie ML (#190)
fb14d40 2021-12-06 17:00:52 Lino Galiana Modifie l’import du script (#187)
37ecfa3 2021-12-06 14:48:05 Lino Galiana Essaye nom différent (#186)
2c8fd0d 2021-12-06 13:06:36 Lino Galiana Problème d’exécution du script import data ML (#185)
5d0a5e3 2021-12-04 07:41:43 Lino Galiana MAJ URL script recup data (#184)
5c10490 2021-12-03 17:44:08 Lino Galiana Relec @antuki partie modelisation (#183)
2a8809f 2021-10-27 12:05:34 Lino Galiana Simplification des hooks pour gagner en flexibilité et clarté (#166)
2e4d586 2021-09-02 12:03:39 Lino Galiana Simplify badges generation (#130)
0a14dfa 2021-07-07 15:17:11 Lino Galiana Régler bug sc_recall (#119)
4cdb759 2021-05-12 10:37:23 Lino Galiana :sparkles: :star2: Nouveau thème hugo :snake: :fire: (#105)
7f9f97b 2021-04-30 21:44:04 Lino Galiana 🐳 + 🐍 New workflow (docker 🐳) and new dataset for modelization (2020 🇺🇸 elections) (#99)
671f75a 2020-10-21 15:15:24 Lino Galiana Introduction au Machine Learning (#72)
Back to top

Citation

BibTeX citation:
@book{galiana2023,
  author = {Galiana, Lino},
  title = {Python Pour La Data Science},
  date = {2023},
  url = {https://pythonds.linogaliana.fr/},
  doi = {10.5281/zenodo.8229676},
  langid = {en}
}
For attribution, please cite this work as:
Galiana, Lino. 2023. Python Pour La Data Science. https://doi.org/10.5281/zenodo.8229676.