Boosting(提升)算法之GBDT(Gradient Boosting + Decision Tree)

GBDT是一种Boosting算法,基于决策树模型,通过最小化损失函数来构建弱学习器的组合。文章介绍了GBDT的思路、算法步骤,并详细讲解了其在分类和回归任务中的损失函数,强调了GBDT在处理各种类型数据和异常值时的鲁棒性优势。

梯度提升迭代决策树GBDT

Boosting家族中另一个重要的算法--梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree,简称GBDT)。GBDT有很多简称,比如GBT(Gradient Boosting Tree),GTB(Gradient Tree Boosting), GBRT(Gradient Boosting Regression Tree),MART(Multiple Additive Regression Tree),其实都是指的同一种算法,本文统一简称GBDT。

 

思路:

        GBDT也是Boosting算法的一种,但是和AdaBoost算法不同;区别如下:AdaBoost算法是利用前一轮的弱学习器的误差来更新样本权重值,然后一轮一轮的迭代;GBDT也是迭代,但是GBDT要求弱学习器必须是CART模型,而且GBDT在模型训练的时候,是要求模型预测的样本损失尽可能的小

算法步骤:

给定输入向量X和输出变量Y组成的若干训练样本(X 1 ,Y 1 ),(X 2 ,Y 2 )......(X n ,Y n ),目标是找到近似函数F(X),使得损失函数L(Y,F(X))的损失值最小。L损失函数一般采用最小二乘损失函数或者绝对值损失函数

以贪心

梯度提升树(Gradient Boosting Decision Trees, GBDT)是一种集成学习算法,用于解决回归和分类问题。它通过迭代地构建多个决策树,并以梯度下降的方式最小化损失函数,以此来提升预测精度[^2]。 ### 原理 GBDT是一种基于决策树的集成算法,其中Gradient Boosting是集成方法boosting中的一种算法,通过梯度下降来对新的学习器进行迭代,而GBDT中采用的是CART决策树。在梯度提升树的原理中,当每次建树之前进行随机抽样时,这种梯度提升树叫做随机提升树(Stochastic Gradient Boosting) [^3][^4]。 ### 应用 GBDT在数据分析和预测中的效果很好,能在回归和分类问题上取得优秀的效果,在实际应用中,可以通过调整超参数来进一步优化模型的性能 [^3][^5]。 ### 优缺点 - **优点**:GBDT结合了多个弱学习器(决策树),通过迭代不断优化模型,能有效提升预测精度。它可以处理多种类型的数据,包括数值型和类别型特征,并且对数据中的噪声有一定的鲁棒性。 - **缺点**:GBDT的训练时间相对较长,因为需要迭代构建多个决策树。它也容易过拟合,特别是在处理高维数据或数据量较小时,需要仔细调整超参数来避免过拟合问题。 ```python from sklearn.ensemble import GradientBoostingClassifier from sklearn.datasets import make_classification from sklearn.model_selection import train_test_split # 生成示例数据 X, y = make_classification(n_samples=1000, n_features=10, n_informative=5, n_redundant=0, random_state=42) # 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GBDT分类器 gbdt = GradientBoostingClassifier(n_estimators=100, learning_rate=0.1, random_state=42) # 训练模型 gbdt.fit(X_train, y_train) # 预测 y_pred = gbdt.predict(X_test) ```
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