K折交叉验证 (cv)

之前一直理解错了
我知道K折交叉验证是在模型选择过程(model selection)中用来评估候选模型的。把整个训练集分成k份,一共进行k次评估,每次用k-1份训练,用1份来验证。
之前以为这k次是对同一个模型迭代训练的,其实不是!其实是产生了k个模型,对他们的误差取平均,来评估你选择的模型好不好,是用来评估的,进一步选择你要使用的模型的,不是用来训练的,训练还是要用全部数据直接跑
注意sklearn做交叉验证的时候,需要使用相同的estimator,所以用了clone!
参考1
参考2

### K交叉验证的定义 K交叉验证(K-Fold Cross-Validation)是一种重采样方法,用于评估机器学习模型的性能。其核心思想是将原始数据集划分为K个大小相等或接近相等的子集(fold)。每个子集轮流作为测试集,其余的K-1个子集则用作训练集[^3]。 通过这种方式,模型在每个子集上都会被训练和验证一次,最终的性能指标通常是所有K次验证结果的平均值。这种方法能够更稳定、更可靠地评估模型在未知数据上的泛化能力。 --- ### K交叉验证的工作原理 K交叉验证的工作流程可以概括为以下几个关键点: 1. **数据划分**:将整个数据集划分为K个互斥的子集,确保每个子集中的样本尽可能均匀分布。 2. **多次训练与验证**:对于每一轮验证,选择一个子集作为测试集,剩余的K-1个子集合并为训练集。模型在此训练集上进行训练,并在对应的测试集上进行验证。 3. **性能汇总**:重复上述过程K次,每次选择不同的子集作为测试集。最终,将K次验证的结果(如准确率、F1分数等)取平均值,得到模型的整体性能评估。 这种方法有效避免了因单次划分导致的性能估计偏差,尤其在数据量较小的情况下表现更为突出[^1]。 --- ### K交叉验证的应用场景 K交叉验证广泛应用于以下场景: 1. **模型评估**:通过K交叉验证,可以更全面地了解模型在不同数据子集上的表现,从而减少因数据划分随机性带来的误差[^3]。 2. **超参数优化**:在模型调参过程中,K交叉验证常与网格搜索(Grid Search)或随机搜索(Random Search)结合使用,以找到最优的超参数组合[^1]。 3. **学习曲线分析**:通过观察不同训练集规模下的模型性能变化,帮助诊断模型是否存在过拟合或欠拟合问题。 4. **类不平衡处理**:在类别分布不均的情况下,分层K交叉验证(Stratified K-Fold)可以确保每个子集中各类别的比例与整体数据集一致,从而提高验证结果的可靠性[^4]。 --- ### 示例代码 以下是使用Python中的`scikit-learn`库实现K交叉验证的一个简单示例: ```python from sklearn.model_selection import cross_val_score, KFold from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier # 加载数据集 data = load_iris() X, y = data.data, data.target # 初始化模型 model = DecisionTreeClassifier() # 定义K交叉验证 kf = KFold(n_splits=5, shuffle=True, random_state=42) # 执行交叉验证 scores = cross_val_score(model, X, y, cv=kf) # 输出每次验证的得分及平均得分 print("每次验证的得分:", scores) print("平均得分:", scores.mean()) ``` --- ### 注意事项 尽管K交叉验证具有诸多优点,但在实际应用中也需注意以下几点: - 数据量较小时,K值不宜过大,否则可能导致每个训练集的数据量不足,影响模型性能。 - 对于时间序列数据,应采用特殊的时间序列交叉验证方法,确保训练集中的时间点始终早于测试集中的时间点[^4]。 ---
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