python imblearn 处理样本不平衡,svm验证

本文探讨了样本不均衡问题,介绍了过采样、欠采样、设置权重和集成思想四种解决方案,并通过Python代码示例展示了RandomOverSample、SMOTE、ADASYM和RandomUnderSampler等方法的应用,以及不平衡数据集对SVM性能的影响。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

参考地址:https://blog.youkuaiyun.com/tonydz0523/article/details/84325823

1.样本分布不均的解决方法:

1.1 .过采样 通过增加分类中样本较少的类别的采样数量来实现平衡,最直接的方法是简单复制小样本数据时加入随机噪声、干扰数据等。
1.2 .欠采样(下采样) 通过减少分类中多数类样本的数量来实现样本均衡,最直接的方法是随机去掉一些多数类样本来减小多数类的规模,缺点是会丢失多数类中的一些重要信息。
1.3 .设置权重 对不同样本数量的类别赋予不同的权重(通常会设置为与样本量成反比 n samples / (n class * n bincount(y) )
1.4 .集成思想 每次生成训练集时,使用全量小样本,同时从大样本量中随机抽取等量数据量,反复多次会得到多个训练模型。最后在应用时,采用组合(例如投票、加权投票等)产生分类预测结果。

2.python处理

2.1 生成数据集
from collections import Counter
from sklearn.datasets import  make_classification
x,y = make_classification(n_samples=100000,n_features=10,n_informative=2,n_redundant=2, n_repeated=0, n_classes=3, n_clusters_per_class=1, weights=[0.89,0.1,0.01], class_sep=0.3,random_state=2020)
Counter(y)
Counter({0: 88486, 1: 10211, 2: 1303})
2.2 RandomOverSample(过采样)
使用RandomOverSampler从少数类的样本中进行随机采样来增加新的样本使各个分类均衡
from imblearn.over_sampling import RandomOverSampler
x_resampled,y_resampled = RandomOverSampler(random_state=0).fit_sample(x,y)
Counter(y_resampled)
Counter({0: 88486, 1: 88486, 2: 88486})
2.3 SMOTE(过采样)
对于少数类样本a, 随机选择一个最近邻的样本b, 然后从a与b的连线上随机选取一个点c作为新的少数类样本
from imblearn.over_sampling import SMOTE
x_resampled,y_resampled = SMOTE().fit_sample(x,y)
Counter(y_resampled)
Counter({0: 88486, 1: 88486, 2: 88486})
2.4 ADASYM(过采样)
ADASYN: 关注的是在那些基于K最近邻分类器被错误分类的原始样本附近生成新的少数类样本
from imblearn.over_sampling import ADASYN
x_resampled,y_resampled = ADASYN().fit_sample(x,y)
Counter(y_resampled)
Counter({0: 88486, 1: 88198, 2: 88138})
2.5 RandomUnderSampler(下采样)
andomUnderSampler函数是一种快速并十分简单的方式来平衡各个类别的数据: 随机选取数据的子集.
from imblearn.under_sampling import RandomUnderSampler
x_resampled,y_resampled = RandomUnderSampler().fit_sample(x,y)
Counter(y_resampled)
Counter({0: 1303, 1: 1303, 2: 1303})
2.6 设置权重(sklearn SVM举例)
class_weight : {dict, 'balanced'}, optional
    Set the parameter C of class i to class_weight[i]*C for
    SVC. If not given, all classes are supposed to have
    weight one.
    The "balanced" mode uses the values of y to automatically adjust
    weights inversely proportional to class frequencies in the input data
    as ``n_samples / (n_classes * np.bincount(y))``

    
def __init__(self, C=1.0, kernel='rbf', degree=3, gamma='scale',
             coef0=0.0, shrinking=True, probability=False,
             tol=1e-3, cache_size=200, class_weight=None,
             verbose=False, max_iter=-1, decision_function_shape='ovr',
             break_ties=False,
             random_state=None):
    
estimator = svm.SVC(max_iter=1,probability=True,class_weight='balanced',random_state=1234) ##此处还可以采用网格寻参
3. 测试样本不均衡对svm的影响
from sklearn import svm
clf = svm.SVC(class_weight='balanced',max_iter=10000)
from collections import Counter
from sklearn.datasets import  make_classification
x,y = make_classification(n_samples=10000,n_features=10,n_informative=2,n_redundant=2, n_repeated=0, n_classes=2, n_clusters_per_class=1, weights=[0.999,0.001], class_sep=0.3,random_state=2020)
Counter(y)
Counter({0: 9945, 1: 55})
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
x_stand = StandardScaler().fit_transform(x)
x_train,x_test,y_train,y_test = train_test_split(x_stand,y,test_size=0.2)
clf.fit(x_train,y_train)
pred = clf.predict(x_test)
pred
array([0, 1, 0, ..., 0, 0, 0])
y_test
array([0, 0, 0, ..., 0, 0, 0])
from sklearn.metrics import accuracy_score
accuracy_score(pred,y_test)
0.911
from imblearn.over_sampling import RandomOverSampler
x_resampled,y_resampled = RandomOverSampler(random_state=0).fit_sample(x,y)
Counter(y_resampled)
Counter({0: 9945, 1: 9945})
x_stand = StandardScaler().fit_transform(x_resampled)
x_train,x_test,y_train,y_test = train_test_split(x_stand,y_resampled,test_size=0.2)
clf.fit(x_train,y_train)
pred = clf.predict(x_test)
pred
array([0, 1, 0, ..., 1, 1, 0])
accuracy_score(pred,y_test)
0.9595274007038713
<think>好的,我需要回答用户关于支持向量机(SVM)中SMOTE算法的使用与实现的问题。首先,我需要明确SMOTESVM的基本概念,然后探讨它们如何结合使用。 首先,SMOTE(合成少数类过采样技术)是一种用于处理类别平衡的数据增强方法,通过生成少数类样本平衡数据集。而SVM是一种分类算法,旨在寻找最大间隔超平面。在数据平衡的情况下,SVM可能会偏向多数类,导致模型性能下降。因此,将SMOTE应用于SVM的数据预处理阶段可能有效。 接下来,我需要确认SMOTESVM中的具体应用步骤。通常,这包括:1. 数据预处理时应用SMOTE生成少数类样本;2. 使用平衡后的数据集训练SVM模型。需要注意的是,SMOTE的参数如邻居数k和过采样比例需要调整,以避免过拟合或欠拟合。 然后,考虑实现层面。用户可能想知道如何在Python中实现这一过程。常用的库是imbalanced-learn中的SMOTE类,结合scikit-learn的SVM实现。需要编写代码示例,展示如何应用SMOTE后再训练SVM分类器。 另外,用户可能关心使用SMOTE后的效果评估。这时候需要用适当的评估指标,如F1分数、ROC-AUC,而仅仅是准确率,因为在平衡数据中准确率可能误导。 最后,需要指出可能的注意事项,比如过采样后的数据泄露问题,应在交叉验证中正确应用SMOTE,仅在训练集上生成样本,避免测试集受到影响。此外,特征标准化对SVM的影响,因为SVM对特征的尺度敏感,所以标准化步骤应在SMOTE之后进行,还是在之前?正确的顺序是先标准化再应用SMOTE,还是反过来?可能需要进一步验证。 总结来说,回答需要涵盖SMOTESVM中的应用背景、步骤、实现代码、效果评估及注意事项,确保用户能够全面理解并正确应用。</think>### 支持向量机(SVM)中SMOTE算法的应用与实现 #### 1. **SMOTESVM的结合背景** 在类别平衡数据中,SVM的决策超平面可能偏向多数类,导致少数类识别率低[^1]。SMOTE(Synthetic Minority Over-sampling Technique)通过合成少数类样本平衡数据分布,从而提升SVM对少数类的分类性能。 #### 2. **SMOTESVM中的实现步骤** 1. **数据预处理**:对训练集的少数类样本应用SMOTE,生成合成样本。 - **参数设置**:选择邻居数$k$(默认5)和过采样比例(如将少数类样本量翻倍)。 2. **训练SVM模型**:使用平衡后的数据训练SVM,优化超平面。 3. **评估模型性能**:采用F1分数、召回率等指标,避免准确率误导[^2]。 #### 3. **Python代码实现** 结合`imbalanced-learn`和`scikit-learn`库: ```python from imblearn.over_sampling import SMOTE from sklearn.svm import SVC from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import classification_report # 加载数据(假设X, y已定义) X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, stratify=y) # 应用SMOTE smote = SMOTE(k_neighbors=5, sampling_strategy='auto') X_resampled, y_resampled = smote.fit_resample(X_train, y_train) # 训练SVM svm = SVC(kernel='rbf', C=1.0) svm.fit(X_resampled, y_resampled) # 评估 y_pred = svm.predict(X_test) print(classification_report(y_test, y_pred)) ``` #### 4. **关键注意事项** - **避免数据泄漏**:仅在训练集应用SMOTE,测试集保持原始分布。 - **特征标准化**:在SMOTE前进行标准化,防止合成样本受量纲影响。 - **参数调优**:通过交叉验证选择$k$值和SVM的核函数(如RBF或线性核)[^3]。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值