过拟合和欠拟合

本文探讨了模型过度简化和过拟合的问题,指出训练误差和泛化误差的关系:随着模型容量增大,训练误差先降后升,关键在于控制复杂度以降低泛化误差。

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我们更多的关注泛化误差。

第一个模型过于简单,第二个过于拟合。

训练误差会随着模型容量增加,训练误差开始下降;泛化误差会下降,降低到某一个点的时候,开始上升。

模型足够复杂,通过各种手段控制模型容量,使得最后泛化误差往下降。

通过控制这两个属性来控制模型的复杂度。

### 如何检测区分机器学习中的过拟合拟合 在机器学习领域,过拟合拟合是常见的两类问题。为了有效识别这些问题,可以采用多种方法来评估模型性能。 #### 学习曲线分析 一种常用的方法是通过绘制 **学习曲线** 来观察模型的表现。学习曲线展示了随着训练数据量的变化,模型在训练集验证集上的误差变化趋势[^1]。 - 如果模型在训练集上表现良好但在验证集上表现较差,则可能表明存在过拟合现象。 - 若模型在训练集验证集上的误差均较高,则可能是拟合的结果。 #### 偏差与方差分解 另一种视角是从偏差方差的角度出发。当模型表现出较大的偏差时,通常意味着它未能充分捕捉数据中的模式,这通常是拟合的标志;而较高的方差则表示模型对噪声过于敏感,这是典型的过拟合特征[^2]。 #### 数据分布比较 还可以通过对训练数据测试数据之间的分布差异进行对比来辅助判断。如果模型仅能很好地适应训练数据而在新数据上泛化能力不足,则说明可能存在过拟合问题[^3]。 以下是基于上述理论的一个简单代码实现用于生成并可视化学习曲线: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.model_selection import learning_curve from sklearn.linear_model import LogisticRegression def plot_learning_curve(estimator, title, X, y, ylim=None, cv=None, n_jobs=-1, train_sizes=np.linspace(.1, 1.0, 5)): plt.figure() plt.title(title) if ylim is not None: plt.ylim(*ylim) plt.xlabel("Training examples") plt.ylabel("Score") train_sizes, train_scores, test_scores = learning_curve( estimator, X, y, cv=cv, n_jobs=n_jobs, train_sizes=train_sizes) train_scores_mean = np.mean(train_scores, axis=1) test_scores_mean = np.mean(test_scores, axis=1) plt.grid() plt.plot(train_sizes, train_scores_mean, 'o-', color="r", label="Training score") plt.plot(train_sizes, test_scores_mean, 'o-', color="g", label="Cross-validation score") plt.legend(loc="best") return plt # Example usage with logistic regression model X, y = ... # Your dataset here plot_learning_curve(LogisticRegression(), "Learning Curve", X, y, cv=5).show() ``` 此脚本可以帮助直观地看到不同大小样本下模型的学习效果,从而帮助诊断是否存在过拟合拟合状况。
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