XGboost

什么是XGboost

XGboost本质上还是GBDT,两者都是Boosting方法

XGboost 和 GBDT的主要区别是目标函数的定义

XGboost的目标函数是

\large obj^{(t)} = \sum_{i=1}^{n}l(y_i, \hat{y_i}^{(t-1)} + f_t(x_i)) + \Omega (f_t) + constant

l()为损失函数

\large \Omega是正则项

constant是常数项

XGboost 的核心算法思想:

1、不断添加树,每添加一个树,即学习一个新的函数f(x),去拟合上次预测的残差

2、训练完成后得到k颗树,根据样本特征,在每棵树中都会落到一个叶子节点下

3、叶子结点对应的值相加就是预测结果

 

新加入的树如何构建呢?

新的f_t(x)使得目标函数尽可能的小

 

正则项部分

XGboost对树的复杂度包含两部分:

1、树中叶子节点的个数T

2、树上叶子节点的得分w的L2模平方 即 对w进行L2正则化(目的:避免过拟合)

树的复杂度越小,泛化能力越强

 

 

XGboost和GBDT的不同

1、XGboost加入了正则项控制模型复杂度

2、GBDT只用了代价函数的一阶导数信息, XGboost对代价函数二阶泰勒展开,同时使用一阶、二阶导数

3、GBDT采用CART作为基分类器,XGboost支持多类型基分类器

4、GBDT每次迭代采用全部数据,XGboost采用与随机森林相似策略,支持数据采样

 

XGboost为什么要用泰勒展开

 

常见问题

1、xgboost适合处理哪些场景的问题?

2、xgboost 和 LR 的区别(应用)

3、xgboost的底层算法

4、xgboost的特征重要性计算、正则表达式

5、xgboost的原理,如何防止过拟合

6、lightgbm  xgboost rf lr 优缺点 应用场景

7、如果实现特征并行化

8、xgboost如何做分类任务

XGBoost是一种强大的机器学习算法,在多个领域有着广泛应用。 ### 原理 XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)是梯度提升算法的一种高效实现。它通过迭代地训练一系列弱学习器(通常是决策树),并将它们组合成一个强学习器。在每一轮迭代中,XGBoost会拟合前一轮模型的残差,通过不断减少残差来提高模型的预测能力。其目标函数包含了损失函数和正则化项,正则化项有助于防止模型过拟合,提高模型的泛化能力。 ### 使用方法 - **API文档**:有中文版的API文档可供参考,方便用户了解各个函数和类的使用方法[^2]。 - **核心数据结构**:主要使用`DMatrix`类来存储数据,其构造函数为`class xgboost.DMatrix(data, label=None, missing=None, weight=None, silent=False, feature_names=None, feature_types=None)`,可以将数据转换为适合XGBoost处理的格式[^2]。 - **常用方法**:包含`dump_model`方法等,还有如`train`、`cv`、`XGBClassifier`、`XGBRegressor`、`fit`等方法用于模型的训练、交叉验证、分类、回归以及拟合等操作,同时还有绘图API用于可视化模型结果[^2]。 ### 应用场景 - **竞赛**:可以用于解决各种机器学习竞赛中的问题,如在kaggle的初级赛题Titanic: Machine Learning from Disaster中,可使用XGBoost进行预测,帮助选手加深对XGBoost库的使用和理解[^1]。 - **医学图像预测**:在医学图像领域,可基于XGBoost模型对图像的病理信息进行预测,并将预测概率和标签信息可视化成ROC曲线,用于评估模型性能[^3]。 以下是一个简单的使用XGBoost进行分类的Python代码示例: ```python import xgboost as xgb from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split # 加载数据集 iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target # 划分训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) # 创建DMatrix对象 dtrain = xgb.DMatrix(X_train, label=y_train) dtest = xgb.DMatrix(X_test) # 设置参数 params = { 'objective': 'multi:softmax', 'num_class': 3, 'eval_metric': 'merror' } # 训练模型 num_rounds = 100 model = xgb.train(params, dtrain, num_rounds) # 进行预测 predictions = model.predict(dtest) print(predictions) ```
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