python kfold交叉验证_KFold交叉验证

本文介绍了Python中KFold交叉验证的概念、目的和应用场景。详细讲解了K折交叉验证的过程,强调其在数据量不足时的重要性,以及如何避免过拟合。还展示了使用Pipeline进行模型构建和GridSearchCV进行参数调优的实例。

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KFold模块

from sklearn.model_selection import KFold

为什么要使用交叉验证?交叉验证的介绍

交叉验证是在机器学习建立模型和验证模型参数时常用的办法。 交叉验证,顾名思义,就是重复的使用数据,把得到的样本数据进行切分,组合为不同的训练集和测试集,用训练集来训练模型,用测试集来评估模型预测的好坏。在此基础上可以得到多组不同的训练集和测试集,某次训练集中的某样本在下次可能成为测试集中的样本,即所谓“交叉”。

那么什么时候才需要交叉验证呢?交叉验证用在数据不是很充足的时候。它的基本想法就是重复地使用数据:把给定的数据进行切分,将切分的数据集组合为训练集和测试集,在此基础上反复地进行训练、测试以及模型选择。 比如在我日常项目里面,对于普通适中问题,如果数据样本量小于一万条,我们就会采用交叉验证来训练优化选择模型。如果样本大于一万条的话,我们一般随机的把数据分成三份,一份为训练集(Training Set),一份为验证集(Validation Set),最后一份为测试集(Test Set)。用训练集来训练模型,用验证集来评估模型预测的好坏和选择模型及其对应的参数。把最终得到的模型再用于测试集,最终决定使用哪个模型以及对应参数。

交叉验证的目的是为了能有效地估计模型的泛化能力 (测试误差),从而进行模型选择。 评估模型,然后通过的出来的准确率,我们再进行模型选择。

K折交叉验证原理

这便是交叉验证的过程:

1、首先随机地将数据集切分为 k 个互不相交的大小相同的子集;

2、然后将 k-1 个子集当成训练集训练模型,剩下的 (held out) 一个子集当测试集测试模型;

3、将上一步对可能的 k 种选择重复进行 (每次挑一个不同的子集做测试集);

4、在每个训练集上训练后得到一个模型,用这个模型在相应的测试集上测试,计算并保存模型的评估指标,

5、这样就训练了 k 个模型,每个模型都在相应的测试集上计算测试误差,得到了

### 如何在Python中实现K折交叉验证 以下是基于 `scikit-learn` 的 K 折交叉验证的具体实现方法。通过该库中的 `KFold` 类可以轻松完成数据集的分割操作。 #### 使用 `KFold` 进行 K 折交叉验证 下面是一个完整的代码示例,展示如何利用 `numpy` 和 `sklearn.model_selection.KFold` 实现 K 折交叉验证: ```python from numpy import array from sklearn.model_selection import KFold # 数据样本 data = array([0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6]) # 准备 K 折交叉验证对象 kfold = KFold(n_splits=3, shuffle=True, random_state=1) # 遍历训练/测试索引并打印结果 for train_index, test_index in kfold.split(data): print(f'train: {data[train_index]}, test: {data[test_index]}') ``` 上述代码展示了如何创建一个简单的数据集,并将其划分为三部分用于交叉验证[^1]。每次迭代都会返回一组新的训练集和测试集索引,从而允许模型在不同的子集中进行评估。 #### 关于数据集划分的比例 如果需要处理更复杂的机器学习任务,则可能涉及更大的数据集以及特定比例的数据拆分策略。例如,在某些情况下,可能会将整个数据集分成三个独立的部分:训练集、验证集和测试集。这种做法通常适用于深度学习项目或其他复杂建模场景[^2]。 对于大规模数据集而言,常见的划分方式如下所示: - 训练集大小:30,000 条记录; - 验证集大小:10,000 条记录; - 测试集大小:5,000 条记录; 这些参数可以根据实际需求调整以适应不同类型的算法或业务目标。 #### 注意事项 当应用 K 折交叉验证技术时,请注意以下几点: - **随机化**:设置 `shuffle=True` 参数可确保每一轮次选取到的是完全打乱顺序后的数据片段。 - **重复性控制**:为了保证实验结果的一致性和再现能力,建议固定随机种子 (`random_state`) 值以便获得相同的分区配置。 ---
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