sklearn Ensemble methods 集成学习模型

本文深入探讨了集成学习的概念,包括平均法(如Bagging和随机森林)和提升法(如Adaboost和Gradient Boosting)。介绍了sklearn.ensemble模块中的常用函数和类,包括Python实现集成学习模型的细节,并提到了LightGBM等高效学习算法。通过实例和关键链接提供了学习资源。

@创建于:2021.01.14
@修改于:2021.01.14,2021.01.19

1、介绍

集成学习的目标是结合一组基学习器的预测构建学习算法来提高单个学习器的普遍性和健壮性。通常有两种方法:

  • averaging:构建一组相互独立的学习器求预测的均值。由于方差的减小,组合学习器的性能比任何单个学习器都好。(eg:bagging,随机森林)
  • boosting:基学习器串行组合,试图减小组合学习器的偏差,把几个弱学习器组合成一个强力的集成模型。(eg:adaboost,Gradient Tree Boosting)
2、重点参考链接
### 集成方法概述 集成学习是一种强大的机器学习范式,旨在通过组合多个基础估计器来改进预测性能和控制过拟合现象[^2]。这些基础估计器通常被称为弱学习者,在某些情况下单独表现可能并不出色;然而当它们作为一个整体协同工作时,则能够提供更精确的结果。 #### Bagging 和 Random Forests 一类常见的集成算法是基于并行方式工作的,其中各个成员模型间相互独立训练完成。这类方法中最著名的例子就是Bootstrap Aggregating (简称Bagging),以及在此基础上发展而来的随机森林(Random Forest)[^3]。对于每一个子集样本而言,都会创建一个新的决策树来进行分类或者回归任务,并最终汇总所有树木给出的结论作为整个系统的输出。 ```python from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier clf = RandomForestClassifier(n_estimators=100, max_depth=2, random_state=0) ``` #### Boosting 方法 除了上述提到的并行策略外,还有另一种称为Boosting的技术路径。它采用串行的方式逐步增强先前模型未能很好处理的数据部分权重,从而使得后续的学习过程更加关注那些难以被正确识别的情况。AdaBoost与Gradient Tree Boosting便是此类方法中的典型代表之一[^1]。 ```python from sklearn.ensemble import AdaBoostClassifier abc = AdaBoostClassifier(n_estimators=50, learning_rate=1) ``` #### Stacking 技术 Stacking 或堆叠泛化也是一种有效的集成框架,允许不同类型的初级模型共同作用于同一问题空间内。具体来说就是在一层或多层上使用不同的基底分类器得到初步预测值之后再引入另一个高级别的元分类器去综合考虑低级单元所提供的信息作出最后决定。 ```python from mlxtend.classifier import StackingCVClassifier stack_gen = StackingCVClassifier(classifiers=[clf1, clf2], meta_classifier=meta_clf) ```
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