Learning to Rank:Point-wise、Pair-wise 和 List-wise区别

本文介绍了机器学习中的Learning to Rank技术,详细讲解了Pointwise、Pairwise和List-wise三种方法的特点、优缺点以及改进方案。Pointwise方法将每个文档视为独立样本,而Pairwise方法关注文档对之间的排序,List-wise方法则考虑整个列表的排序。各种方法在处理数据和损失函数上有不同侧重,适用于不同的应用场景。

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 机器学习的 ranking 技术——learning2rank,包括 pointwise、pairwise、listwise 三大类型。

 

 

【Ref-1】给出的:
<Point wise ranking 类似于回归>
Point wise ranking is analogous to regression. Each point has an associated rank score, and you want to predict that rank score. So your labeled data set will have a feature vector and associated rank score given a query
IE: {d1, r1} {d2, r2} {d3, r3} {d4, r4}
where r1 > r2 > r3 >r4
 
<Pairwise ranking 类似于分类>
Pairwise ranking is analogous to classification. Each data point is associated with another data point, and the goal is to learn a classifier which will predict which of the two is "more" relevant to a given query.
IE: {d1 > d2} {d2 > d3} {d3 > d4}

 

  1、Pointwise Approach

  1.1 特点

  Pointwise 类方法,其 L2R 框架具有以下特征:

  • 输入空间中样本是单个 doc(和对应 query)构成的特征向量;
  • 输出空间中样本是单个 doc(和对应 query)的相关度;
  • 假设空间中样本是打分函数;
  • 损失函数评估单个 doc 的预测得分和真实得分之间差异。

  这里讨论下,关于人工标注标签怎么转换到 pointwise 类方法的输出空间:

  1. 如果标注直接是相关度 s_j,则 doc x_j 的真实标签定义为 y_j=s_j
  2. 如果标注是 pairwise preference
### Point-wise 排序方法的原理及实现详解 Point-wise 排序方法是 **Learning to Rank (LTR)** 中最早期且最基础的一类排序模型,其核心思想是将排序问题转化为**逐点回归或分类问题**。该方法对每一个文档(item)单独计算一个得分,再根据这个得分对文档进行排序。 #### 原理概述 在 point-wise 方法中,每个查询(query)文档(document)组成的样本被视为独立个体,模型的目标是为每个样本预测一个相关性得分。这些得分随后被用于对文档进行排序。由于没有考虑文档之间的相对关系,point-wise 方法本质上忽略了排序任务中非常关键的“顺序”信息。 常见任务形式包括: - **逐点回归(Regression)**:预测文档查询的相关性评分。 - **逐点分类(Classification)**:将文档分为多个相关性等级(如不相关、一般相关、高度相关等)[^3]。 典型损失函数包括均方误差(MSE)、交叉熵损失等。 #### 实现方式 1. **特征工程**: - 构建每个 query-item 对的特征向量,可能包括用户行为特征、商品属性、历史点击率等。 - 特征需要归一化或标准化处理以提升模型性能。 2. **模型选择**: - 可使用线性回归、逻辑回归、树模型(如 XGBoost、LightGBM)等传统机器学习模型。 - 也可以采用深度学习模型,如 DNN、Wide & Deep 等结构来建模更复杂的非线性关系。 3. **训练流程**: ```python # 示例:使用 XGBoost 进行 Point-wise 排序建模 import xgboost as xgb from sklearn.metrics import mean_squared_error # 假设 train_data 是特征矩阵,train_label 是相关性得分 dtrain = xgb.DMatrix(train_data, label=train_label) dtest = xgb.DMatrix(test_data) params = { 'objective': 'reg:squarederror', 'eval_metric': 'rmse', 'max_depth': 6, 'eta': 0.1 } model = xgb.train(params, dtrain, num_boost_round=100) preds = model.predict(dtest) mse = mean_squared_error(test_label, preds) print(f"Mean Squared Error: {mse}") ``` 4. **评估指标**: - 通常使用 RMSE、MAE 等回归指标。 - 如果转换为多类别分类任务,可使用准确率、F1 分数等分类指标。 5. **部署优化**: - 模型上线后可通过 A/B 测试验证效果。 - 后续可通过引入 pairwiselistwise 方法进一步提升排序质量。 #### 优缺点分析 **优点**: - 模型简单,易于理解实现。 - 可直接利用现有回归/分类模型库。 - 在数据稀疏或排序列表较短时仍表现稳定。 **缺点**: - 忽略了文档间的相对关系,无法有效建模排序中的顺序依赖。 - 损失函数未考虑位置因素,导致对排名靠前的结果优化不足。 - 不同 query 的文档数量差异可能导致训练过程中的样本不平衡问题。 --- ###
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