一、KNN手写识别原理
在下图中，要判断绿色圆归属为哪个类（红三角形还是蓝四边形）
如果K=3，因为红三角形占比例为2/3，所以绿色圆归属为红色三角形；
如果K=5，因为蓝四边形比例为3/5，所以绿色圆被赋予蓝色四方形类。
那么如何计算上图中各个图形距离绿圆的距离呢？KNN使用的是欧氏距离原理：（可以把图形当作一个点）计算两个点间的距离
这个是二维的，如果是三维或者多维的欧氏距离：
两个n维向量a(x1,x2,…,xn)与b(x1,x2,…,xn)间的欧式距离
二、基本思路
数字保存的画布大小用32×32的二维数组表示。 如下图中一个大方格相当于10×10的像素，一个大方格就是32×32的二维数组中的一个元素当画笔画到这个方格的区域时，就将这个方格以及周围的8个方格（上下左右，斜线）都标记为1(一开始我只标记一个，效果很差，要达到下图2效果)，其他没有划线部分初始化为0计算当前手写的和样本的欧式距离，按距离升序排序，取前K个。 从前K个排序好的距离中，取出出现频率最高的那个数字为了弥补KNN的误差，可以把与样本匹配到的数字（可能结果）都输出来，以供用户选择 除以上的思路外，还可以自己添加训练集，提高识别准确率，增加一个保存的功能思维导图
借鉴博客：/weixin_42621338/article/details/81989035
看效果（默认识别功能，可选择，写完数字后点击鼠标即可实现识别）
三、附录代码
目前代码还不是很完善，没有加入点击判断（是否写有数字）没有橡皮擦~ 简陋版就先这样，慢慢优化用到两个文件操作：写入、读取。
写
public void out() throws IOException{//创建文件名为：保存为数字+当前时间File ins=new File("D:/learning/mydemo/Javaworkspace/rect/src/com/手写识别/"+number+'-'+System.currentTimeMillis());//写入文件FileWriter write=new FileWriter(ins);for(int i=0;i<Area.arraySize;i++){for(int j=0;j<Area.arraySize;j++){write.write(draw[i][j]+"");}}write.flush();write.close();}
读
public void in() throws IOException{File file =new File ("D:/learning/mydemo/Javaworkspace/rect/src/com/手写识别/");//得到该目录下的所有文件名String[] filelist=file.list();for(int i=0;i<filelist.length;i++){FileReader readfile=new FileReader("D:/learning/mydemo/Javaworkspace/rect/src/com/手写识别/"+filelist[i]);//读取文件，输入流读取返回intint b=readfile.read();for(int k=0;k<Area.arraySize;k++){for(int j=0;j<Area.arraySize;j++){//文章末为-1if(b!=-1){//从文件名中取出的数存入数组getfile[k][j]=Integer.valueOf((char)b+"");//读取下一个b=readfile.read();}}}//关闭文件readfile.close();//提取文件名首数字int a =Integer.valueOf(filelist[i].substring(0, 1));//System.out.println("本次检查数字："+a);//调用计算距离公式，得到的距离传给距离数组setdistance(getfile,draw,a);}}
显示窗体：
package com.Digital;import java.awt.Color;import java.awt.Dimension;import java.awt.FlowLayout;import java.awt.Graphics;import java.awt.TextArea;import javax.swing.JButton;import javax.swing.JComboBox;import javax.swing.JFrame;import javax.swing.JPanel;public class ShowUI {/*** 主函数* @param argc*/public static void main(String [] argc){ShowUI s=new ShowUI();s.show();}/*** 显示窗体方法*/public void show(){/** 创建窗体步骤：* 1.设置窗体名字* 2.设置窗体大小* 3.设置窗体关闭方法* 4.设置窗体居中显示* 5.设置窗体布局* 6.设置窗体可见*/JFrame jf=new JFrame("手写识别");jf.setSize(400, 480);jf.setDefaultCloseOperation(3);jf.setLocationRelativeTo(null);jf.setLayout(new FlowLayout());//流式布局//添加功能按钮JButton iden=new JButton("识别");JButton train=new JButton("训练");jf.add(iden);jf.add(train);//下拉框String []number={"0","1","2","3","4","5","6","7","8","9"};JComboBox<String> num=new JComboBox<String>(number);jf.add(num);//写字识别处JPanel jpw=new JPanel();jpw.setPreferredSize(new Dimension(Area.Size, Area.Size));jpw.setBackground(Color.white);jf.add(jpw);//显示识别结果，用TextArea（自带滚动条），如果是JTextArea需要自行绑定滚动条TextArea jps=new TextArea(2,30);jps.setBackground(Color.white);jf.add(jps);jf.setVisible(true);//获取JPanel上的画笔Graphics g=jpw.getGraphics();//新建监听器，下面在各个组件上添加Listener l=new Listener(g, jpw,jps);iden.addActionListener(l);train.addActionListener(l);num.addItemListener(l);jpw.addMouseListener(l);jpw.addMouseMotionListener(l);}/*** 基本设计，画布大小* @author mo**/public interface Area{int Size=320;int arraySize=32;int K=3;}}
监听器：
package com.Digital;import java.awt.BasicStroke;import java.awt.Graphics;import java.awt.Graphics2D;import java.awt.TextArea;import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import java.awt.event.ItemEvent;import java.awt.event.ItemListener;import java.awt.event.MouseEvent;import java.awt.event.MouseListener;import java.awt.event.MouseMotionListener;import java.io.File;import java.io.FileReader;import java.io.FileWriter;import java.io.IOException;import javax.swing.JComboBox;import javax.swing.JPanel;import javax.swing.JTextArea;import com.Digital.ShowUI.Area;import com.MyArrayList.MyArrayList;public class Listener implements ActionListener,MouseMotionListener,MouseListener,ItemListener {private int [][]draw=new int [Area.arraySize][Area.arraySize];//保存每一个位置的二维数组private int [][]getfile=new int[Area.arraySize][Area.arraySize];private int []count=new int[10];private MyArrayList<Distance> distance=new MyArrayList<Distance>();private Graphics2D g;private int x1,y1;private JPanel jp;private TextArea jt;private String name="识别";private int number;/*** 二维数组的初始化*/public void init(){for(int i=0;i<Area.arraySize;i++){for(int j=0;j<Area.arraySize;j++){draw[i][j]=0;}}int []c={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};count=c;distance.clear();}/*** 构造传参* 画笔+画板* @param g* @param jp*/public Listener(Graphics g,JPanel jp,TextArea jt){this.g=(Graphics2D) g;this.g.setStroke(new BasicStroke(10.0f));this.jp=jp;this.jt=jt;}/*** 选择要识别的数字*/public void itemStateChanged(ItemEvent e){number=Integer.parseInt((String)e.getItem());System.out.println(number);}/*** 选择模式*/public void actionPerformed(ActionEvent e){if(e.getActionCommand().equals("识别"))name="识别";else if(e.getActionCommand().equals("训练")){name="训练";}}/*** 画曲线*/public void mouseDragged(MouseEvent e){g.drawLine(x1, y1, e.getX(), e.getY());//求二维数组下标int index_x=x1/10;int index_y=y1/10;//用四舍五入的方法判断是落在哪个格子（点）中if(x1%10>4)index_x++;if(y1%10>4)index_y++;for(int i=-1;i<2;i++){if(index_x+i>=0&&index_x+i<Area.arraySize)draw[index_y][index_x+i]=1;if(index_y+i>=0&&index_y+i<Area.arraySize)draw[index_y+i][index_x]=1;}x1=e.getX();y1=e.getY();}/*** Invoked when the mouse cursor has been moved onto a component* but no buttons have been pushed.*/public void mouseMoved(MouseEvent e){}public void mouseClicked(MouseEvent e){//输出记录的矩阵，检查是否符合预期// for(int i=0;i<Area.arraySize;i++){// for(int j=0;j<Area.arraySize;j++){// System.out.print(draw[i][j]);// }// System.out.println(" ");// }// System.out.println("_____________________________________________");//if(e.getClickCount()==2){//训练模式直接写入保存就可以if(name.equals("训练")){try{out();}catch(IOException e0){e0.printStackTrace();}}//识别模式if(name.equals("识别")){try{//读取数据in();}catch(IOException e0){e0.printStackTrace();}//（以上得到距离数组）根据距离排序//System.out.println(distance.getsize()+"大小");for(int i=0;i<distance.getsize();i++){for(int j=i;j<distance.getsize();j++){if(distance.getObject(i).dis>distance.getObject(j).dis)distance.swap(i, j);}}//得出K个临近的数字出现的频率for(int i=0;i<Area.K;i++){for(int j=0;j<10;j++){//System.out.println("K计数的数字："+distance.getObject(i).number);if(distance.getObject(i).number==j)count[j]++;}}int result=0,max=0;//得出最大频率的数字就是结果for(int i=0;i<10;i++){//System.out.println("最大频率："+max);if(max<count[i]){max=count[i];result=i;}}//不确定是否K个中只识别到一个数字，所以是可能System.out.println("识别的数字是："+result);jt.append("识别的数字可能为："+result);//如果前K个数字中也识别到其他的数字，也把他们输出for(int i=0;i<10;i++){if(count[i]>0&&result!=i)jt.append(" "+i);}jt.append("\n");}//本次操作结束，重绘且更新数组jp.paint(g);init();//}}/*** Invoked when a mouse button has been pressed on a component.*/public void mousePressed(MouseEvent e){x1=e.getX();y1=e.getY();}/*** Invoked when a mouse button has been released on a component.*/public void mouseReleased(MouseEvent e){}/*** Invoked when the mouse enters a component.*/public void mouseEntered(MouseEvent e){}/*** Invoked when the mouse exits a component.*/public void mouseExited(MouseEvent e){}/** 保存训练的数据*/public void out() throws IOException{//创建文件名为：保存为数字+当前时间File ins=new File("D:/learning/mydemo/Javaworkspace/rect/src/com/手写识别/"+number+'-'+System.currentTimeMillis());//写入文件FileWriter write=new FileWriter(ins);for(int i=0;i<Area.arraySize;i++){for(int j=0;j<Area.arraySize;j++){write.write(draw[i][j]+"");}}write.flush();write.close();}/*** 读取数据*/public void in() throws IOException{File file =new File ("D:/learning/mydemo/Javaworkspace/rect/src/com/手写识别/");//得到该目录下的所有文件名String[] filelist=file.list();for(int i=0;i<filelist.length;i++){FileReader readfile=new FileReader("D:/learning/mydemo/Javaworkspace/rect/src/com/手写识别/"+filelist[i]);//读取文件，输入流读取返回intint b=readfile.read();for(int k=0;k<Area.arraySize;k++){for(int j=0;j<Area.arraySize;j++){//文章末为-1if(b!=-1){//从文件名中取出的数存入数组getfile[k][j]=Integer.valueOf((char)b+"");//读取下一个b=readfile.read();}}}//关闭文件readfile.close();//提取文件名首数字int a =Integer.valueOf(filelist[i].substring(0, 1));//System.out.println("本次检查数字："+a);//调用计算距离公式，得到的距离传给距离数组setdistance(getfile,draw,a);}}/*** 计算当前写的数字与样本的欧式距离* @param a 32*32数组* @param b 32*32数组* @param n 数字*/public void setdistance(int [][]a,int [][]b,int n){int sum=0;for(int i=0;i<Area.arraySize;i++){for(int j=0;j<Area.arraySize;j++){sum+=(int)Math.pow((double)(a[i][j]-b[i][j]), 2);}}sum=(int)Math.sqrt((double)sum);Distance d=new Distance(sum,n);distance.add(d);//System.out.println(n+"数字距离为："+sum);}/*** 内部保存距离的类* 有距离，数字，构造函数* @author mo**/class Distance{public int dis;public int number;public Distance(int d,int n){this.dis=d;this.number=n;}public Distance(){}}}
