machine_learning
machine_learning 是一个专为 Node.js 设计的机器学习库,同时也支持在浏览器中直接运行,无需复杂配置。它提供了多种常用算法,包括逻辑回归、多层感知机(MLP)、支持向量机(SVM)、K近邻(KNN)、K均值聚类、决策树和非负矩阵分解等,帮助用户轻松构建分类与聚类模型。无论是预测数据类别,还是发现数据中的隐藏模式,它都能提供轻量级的解决方案,特别适合需要在服务端或前端快速实现基础机器学习功能的开发者。其亮点在于内置了 SMO 算法优化 SVM 训练,并采用 CART 构建决策树,兼顾效率与准确性。对于有编程基础的开发者、数据爱好者或教学研究者而言,它是一个低门槛、易上手的实践工具,尤其适合在资源受限的环境中部署轻量模型。文档清晰,示例丰富,支持浏览器直接运行,方便快速验证想法。
使用场景
一家中小型电商公司正在开发商品推荐系统,希望根据用户浏览和购买历史,自动识别高潜力商品并推送个性化广告。团队仅有两名全栈开发者,没有专职数据科学家,且预算有限,无法采购商业AI服务。
没有 machine_learning 时
- 团队依赖手动规则(如“购买过A商品的人也买B”),推荐准确率不足40%,用户点击率持续低迷。
- 尝试用Python搭建模型,但后端是Node.js服务,部署复杂,需维护两个语言环境,增加运维成本。
- 为实现分类功能,曾尝试用外部API,但响应延迟高,且每月费用超$500,超出预算。
- 缺乏轻量级模型训练能力,无法在服务器本地迭代优化模型,只能被动等待用户反馈。
- 没有实时预测能力,推荐逻辑只能每小时批量更新,错过用户活跃高峰时段的转化机会。
使用 machine_learning 后
- 直接在Node.js后端集成machine_learning,用MLP模型训练用户行为数据,推荐准确率提升至82%,点击率翻倍。
- 无需切换语言或部署Python环境,所有模型训练与预测都在同一Node.js服务中完成,部署流程简化70%。
- 完全离线运行,零第三方API费用,每月节省$500以上,模型训练成本趋近于零。
- 可在用户每次浏览后实时调用predict()进行个性化推荐,响应时间低于50ms,显著提升体验。
- 开发者仅用200行代码就实现了从数据预处理到在线预测的完整闭环,两周内上线新功能。
machine_learning 让非AI专家的开发团队,用现有技术栈快速构建出高效、低成本、可实时更新的智能推荐系统。
运行环境要求
- Linux
- macOS
- Windows
未说明
未说明

快速开始
机器学习
适用于 Node.js 的机器学习库。您也可以在浏览器中使用此库。
安装
Node.js
$ npm install machine_learning
要在浏览器中使用此库,请引入 machine_learning.min.js 文件。
<script src="/js/machine_learning.min.js"></script>
以下是API 文档。(仍在开发中)
功能
- 逻辑回归
- 多层感知机 (MLP)
- 支持向量机 (SVM)
- K 近邻 (KNN)
- K 均值聚类
- 3 种优化算法(爬山法、模拟退火、遗传算法)
- 决策树
- 非负矩阵分解 (NMF)
实现细节
SVM 使用序列最小优化 (SMO) 作为其训练算法。
对于决策树,采用了分类与回归树 (CART) 作为其构建算法。
使用方法
逻辑回归
var ml = require('machine_learning');
var x = [[1,1,1,0,0,0],
[1,0,1,0,0,0],
[1,1,1,0,0,0],
[0,0,1,1,1,0],
[0,0,1,1,0,0],
[0,0,1,1,1,0]];
var y = [[1, 0],
[1, 0],
[1, 0],
[0, 1],
[0, 1],
[0, 1]];
var classifier = new ml.LogisticRegression({
'input' : x,
'label' : y,
'n_in' : 6,
'n_out' : 2
});
classifier.set('log level',1);
var training_epochs = 800, lr = 0.01;
classifier.train({
'lr' : lr,
'epochs' : training_epochs
});
x = [[1, 1, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 1, 1, 0],
[1, 1, 1, 1, 1, 0]];
console.log("结果 : ",classifier.predict(x));
多层感知机 (MLP)
var ml = require('machine_learning');
var x = [[0.4, 0.5, 0.5, 0., 0., 0.],
[0.5, 0.3, 0.5, 0., 0., 0.],
[0.4, 0.5, 0.5, 0., 0., 0.],
[0., 0., 0.5, 0.3, 0.5, 0.],
[0., 0., 0.5, 0.4, 0.5, 0.],
[0., 0., 0.5, 0.5, 0.5, 0.]];
var y = [[1, 0],
[1, 0],
[1, 0],
[0, 1],
[0, 1],
[0, 1]];
var mlp = new ml.MLP({
'input' : x,
'label' : y,
'n_ins' : 6,
'n_outs' : 2,
'hidden_layer_sizes' : [4,4,5]
});
mlp.set('log level',1); // 0 : 没有输出,1 : 信息,2 : 警告。
mlp.train({
'lr' : 0.6,
'epochs' : 20000
});
a = [[0.5, 0.5, 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0.5, 0.5, 0.],
[0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.5, 0.]];
console.log(mlp.predict(a));
支持向量机 (SVM)
var ml = require('machine_learning');
var x = [[0.4, 0.5, 0.5, 0., 0., 0.],
[0.5, 0.3, 0.5, 0., 0., 0.01],
[0.4, 0.8, 0.5, 0., 0.1, 0.2],
[1.4, 0.5, 0.5, 0., 0., 0.],
[1.5, 0.3, 0.5, 0., 0., 0.],
[0., 0.9, 1.5, 0., 0., 0.],
[0., 0.7, 1.5, 0., 0., 0.],
[0.5, 0.1, 0.9, 0., -1.8, 0.],
[0.8, 0.8, 0.5, 0., 0., 0.],
[0., 0.9, 0.5, 0.3, 0.5, 0.2],
[0., 0., 0.5, 0.4, 0.5, 0.],
[0., 0., 0.5, 0.5, 0.5, 0.],
[0.3, 0.6, 0.7, 1.7, 1.3, -0.7],
[0., 0., 0.5, 0.3, 0.5, 0.2],
[0., 0., 0.5, 0.4, 0.5, 0.1],
[0., 0., 0.5, 0.5, 0.5, 0.01],
[0.2, 0.01, 0.5, 0., 0., 0.9],
[0., 0., 0.5, 0.3, 0.5, -2.3],
[0., 0., 0.5, 0.4, 0.5, 4],
[0., 0., 0.5, 0.5, 0.5, -2]];
var y = [-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1];
var svm = new ml.SVM({
x : x,
y : y
});
svm.train({
C : 1.1, // 默认值:1.0。SVM 中的 C 参数。
tol : 1e-5, // 默认值:1e-4。容差越高 --> 精度越高
max_passes : 20, // 默认值:20。最大迭代次数越高 --> 精度越高
alpha_tol : 1e-5, // 默认值:1e-5。alpha 容差越高 --> 精度越高
kernel : { type: "polynomial", c: 1, d: 5}
// 默认值:{type : "gaussian", sigma : 1.0}
// {type : "gaussian", sigma : 0.5}
// {type : "linear"} // x*y
// {type : "polynomial", c : 1, d : 8} // (x*y + c)^d
// 或者您可以使用自己的核函数。
// kernel : function(vecx,vecy) { return dot(vecx,vecy);}
});
console.log("预测 : ",svm.predict([1.3, 1.7, 0.5, 0.5, 1.5, 0.4]));
K 近邻 (KNN)
var ml = require('machine_learning');
var data = [[1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0],
[1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0],
[1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,0],
[1,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1,0],
[1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1],
[0,0,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0],
[0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0],
[0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,0,1,1,0],
[0,0,1,0,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1],
[0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1],
[1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,0]
];
var result = [23,12,23,23,45,70,123,73,146,158,64];
var knn = new ml.KNN({
data : data,
result : result
});
var y = knn.predict({
x : [0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1],
k : 3,
weightf : {type : 'gaussian', sigma : 10.0},
// 默认值:{type : 'gaussian', sigma : 10.0}
// {type : 'none'}。权重 == 1
// 或者您可以使用自己的权重函数
// weightf : function(distance) {return 1./distance}
distance : {type : 'euclidean'}
// 默认值:{type : 'euclidean'}
// {type : 'pearson'}
// 或者您可以使用自己的距离函数
// distance : function(vecx, vecy) {return Math.abs(dot(vecx,vecy));}
});
console.log(y);
K 均值聚类
var ml = require('machine_learning');
var data = [[1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0],
[1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,0],
[1,1,1,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,0],
[1,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1,0],
[1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1],
[0,0,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,0],
[0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0],
[0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,0,1,1,0],
[0,0,1,0,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1],
[0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1],
[1,0,1,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,0]
];
var result = ml.kmeans.cluster({
data : data,
k : 4,
epochs: 100,
distance : {type : "pearson"}
// 默认值:{type : 'euclidean'}
// {type : 'pearson'}
// 或者您可以使用自己的距离函数
// distance : function(vecx, vecy) {return Math.abs(dot(vecx,vecy));}
});
console.log("聚类 : ", result.clusters);
console.log("均值 : ", result.means);
山峰爬升
var ml = require('machine_learning');
var costf = function(vec) {
var cost = 0;
for(var i =0; i<14;i++) { // 15维向量
cost += (0.5*i*vec[i]*Math.exp(-vec[i]+vec[i+1])/vec[i+1])
}
cost += (3.*vec[14]/vec[0]);
return cost;
};
var domain = [];
for(var i=0;i<15;i++)
domain.push([1,70]); // domain[idx][0] : vec[idx]的最小值,domain[idx][1] : vec[idx]的最大值。
var vec = ml.optimize.hillclimb({
domain : domain,
costf : costf
});
console.log("vec : ",vec);
console.log("cost : ",costf(vec));
模拟退火
var ml = require('machine_learning');
var costf = function(vec) {
var cost = 0;
for(var i =0; i<14;i++) { // 15维向量
cost += (0.5*i*vec[i]*Math.exp(-vec[i]+vec[i+1])/vec[i+1])
}
cost += (3.*vec[14]/vec[0]);
return cost;
};
var domain = [];
for(var i=0;i<15;i++)
domain.push([1,70]); // domain[idx][0] : vec[idx]的最小值,domain[idx][1] : vec[idx]的最大值。
var vec = ml.optimize.anneal({
domain : domain,
costf : costf,
temperature : 100000.0,
cool : 0.999,
step : 4
});
console.log("vec : ",vec);
console.log("cost : ",costf(vec));
遗传算法
var ml = require('machine_learning');
var costf = function(vec) {
var cost = 0;
for(var i =0; i<14;i++) { // 15维向量
cost += (0.5*i*vec[i]*Math.exp(-vec[i]+vec[i+1])/vec[i+1])
}
cost += (3.*vec[14]/vec[0]);
return cost;
};
var domain = [];
for(var i=0;i<15;i++)
domain.push([1,70]); // domain[idx][0] : vec[idx]的最小值,domain[idx][1] : vec[idx]的最大值。
var vec = ml.optimize.genetic({
domain : domain,
costf : costf,
population : 50,
elite : 2, // 精英主义。精英染色体的数量。
epochs : 300,
q : 0.3 // 基于排名的适应度分配。适应度 = q * (1-q)^(rank-1)
// q越高 --> 选择压力越大
});
console.log("vec : ",vec);
console.log("cost : ",costf(vec));
决策树
// 参考:托比·塞加兰的《集体智能编程》
var ml = require('machine_learning');
var data =[['slashdot','USA','yes',18],
['google','France','yes',23],
['digg','USA','yes',24],
['kiwitobes','France','yes',23],
['google','UK','no',21],
['(direct)','New Zealand','no',12],
['(direct)','UK','no',21],
['google','USA','no',24],
['slashdot','France','yes',19],
['digg','USA','no',18,],
['google','UK','no',18,],
['kiwitobes','UK','no',19],
['digg','New Zealand','yes',12],
['slashdot','UK','no',21],
['google','UK','yes',18],
['kiwitobes','France','yes',19]];
var result = ['None','Premium','Basic','Basic','Premium','None','Basic','Premium','None','None','None','None','Basic','None','Basic','Basic'];
var dt = new ml.DecisionTree({
data : data,
result : result
});
dt.build();
// dt.print();
console.log("分类结果 : ", dt.classify(['(direct)','USA','yes',5]));
dt.prune(1.0); // 1.0 : 最小增益。
dt.print();
非负矩阵分解
var ml = require('machine_learning');
var matrix = [[22,28],
[49,64]];
var result = ml.nmf.factorize({
matrix : matrix,
features : 3,
epochs : 100
});
console.log("第一个矩阵 : ",result[0]);
console.log("第二个矩阵 : ",result[1]);
许可证
(MIT 许可证)
版权所有 © 2014 康俊久 junku901@gmail.com
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