随机森林——分类、回归

本文探讨了随机森林在分类和回归问题中的应用。首先介绍了随机森林在分类任务中的原理和优势,接着详细阐述了如何利用随机森林构建回归模型,并配以回归分析中的图表进行说明。

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随机森林分类

#载入包
library(randomForest)
library(caret)
#读取数据.数据链接:https://github.com/Kuntal-G/Machine-Learning/blob/master/R-machine-learning/data/banknote-authentication.cs
bn<-read.csv("C:\\Users\\Administrator\\desktop\\banknote.csv")
#将相应变量转换为因子
bn$class<-factor(bn$class)
#选择数据的一个子集来建模。在建立每一棵树的时候,随机森林会保留一部分数据用作交叉验证。
在此保留一部分样本仅是为了举例说明用模型来预测整个过程。
set.seed(1000)
sub.idx<-createDataPartition(bn$class,p=0.7,list=FALSE)
#创建随机森林.randomForest函数建立的模型不会保留树的信息,因此无法用这个模型预测未来的样本,
如要强制保留创建的的森林,可以使用keep.forest=TRUE.
mod<-randomForest(x=bn[sub.idx,1:4],y=bn[sub.idx,5],ntree=50
### 随机森林算法在分类回归任务中的应用 #### 分类任务中的随机森林实现 对于分类问题,在给定输入数据的情况下尝试预测离散标签或类别。随机森林通过构建多个决策树并聚合它们的结果来提高模型性能[^2]。 ```python from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier from sklearn.metrics import accuracy_score # 加载鸢尾花数据集作为示例 data = load_iris() X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(data.data, data.target, test_size=0.3) # 创建随机森林分类器实例 clf = RandomForestClassifier(n_estimators=100) # 训练模型 clf.fit(X_train, y_train) # 进行预测 y_pred = clf.predict(X_test) # 输出准确率 print(f'Accuracy: {accuracy_score(y_test, y_pred)}') ``` 这段代码展示了如何利用`sklearn`库创建一个用于解决分类问题的随机森林模型,并评估其准确性。 #### 回归任务中的随机森林实现 除了处理分类问题外,随机森林同样适用于连续数值型目标变量的预测——即所谓的回归分析。这构成了监督学习的一部分。 ```python import numpy as np from sklearn.datasets import make_regression from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor from sklearn.metrics import mean_squared_error # 生成模拟回归数据集 X, y = make_regression(n_samples=1000, n_features=20, noise=0.1) X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3) # 构建随机森林回归器对象 regressor = RandomForestRegressor(n_estimators=100) # 使用训练集拟合模型参数 regressor.fit(X_train, y_train) # 对测试样本做出预测 predictions = regressor.predict(X_test) # 打印均方误差指标 print(f'Mean Squared Error: {mean_squared_error(y_test, predictions)}') ``` 上述脚本说明了怎样运用Python编程语言下的Scikit-Learn工具包执行基于随机森林方法的回归操作,同时计算了预测效果的一个度量标准—均方差(MSE)[^1]。
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