Sklearn-GridSearchCV

本文介绍如何使用GridSearchCV进行参数优化,并通过一个具体的回归分析案例演示了如何选取最佳参数,实现模型性能的提升。

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GridSearchCV,用来自动调参,只要把参数输进去,就能给出最优化的结果和参数,适合于小数据集。GridSearchCV用于系统地遍历多种参数组合,通过交叉验证确定最佳效果参数。

GridSearchCV官方网址:http://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.model_selection.GridSearchCV.htm

svr = GridSearchCV(model, param_grid={'C': c_can, 'gamma': gamma_can}, cv=5)

1、参数

estimator:所使用的分类器,如estimator=RandomForestClassifier(min_samples_split=100,min_samples_leaf=20,max_depth=8,max_features='sqrt',random_state=10), 并且传入除需要确定最佳的参数之外的其他参数。每一个分类器都需要一个scoring参数,或者score方法。

param_grid 值为字典或者列表,即需要最优化的参数的取值,param_grid =param_test1,param_test = {'max_depth': range(5,15,2),'num_leaves': range(10,40,5)}  

scoring :  准确度评价标准,默认None,这时需要使用score函数;或者如scoring='roc_auc',根据所选模型不同,评价准则不同。字符串(函数名),或是可调用对象,需要其函数签名形如:scorer(estimator, X, y);如果是None,则使用estimator的误差估计函数。scoring参数选择如下:

参考地址:http://scikit-learn.org/stable/modules/model_evaluation.html

cv : 交叉验证参数,默认None,使用三折交叉验证。指定fold数量,默认为3,也可以是yield训练/测试数据的生成器。
refit :默认为True,程序将会以交叉验证训练集得到的最佳参数,重新对所有可用的训练集与开发集进行,作为最终用于性能评估的最佳模型参数。即在搜索参数结束后,用最佳参数结果再次fit一遍全部数据集。
iid:默认True,为True时,默认为各个样本fold概率分布一致,误差估计为所有样本之和,而非各个fold的平均。
verbose:日志冗长度,int:冗长度,0:不输出训练过程,1:偶尔输出,>1:对每个子模型都输出。
n_jobs: 并行数,int:个数,-1:跟CPU核数一致, 1:默认值。
pre_dispatch
:指定总共分发的并行任务数。当n_jobs大于1时,数据将在每个运行点进行复制,这可能导致OOM,而设置pre_dispatch参数,则可以预先划分总共的job数量,使数据最多被复制pre_dispatch次

2.方法

grid.fit():运行网格搜索
grid_scores_:给出不同参数情况下的评价结果
best_params_:描述了已取得最佳结果的参数的组合

best_score_:成员提供优化过程期间观察到的最好的评分

3.属性

best_estimator_ :

best_estimator_ : estimator or dict

Estimator that was chosen by the search, i.e. estimator which gave highest score (or smallest loss if specified) on the left out data. Not available if refit=False.

#返回最好的支持向量

sp = svr.best_estimator_.support_

4.例子:
import numpy as np
from sklearn import svm
from sklearn.model_selection import GridSearchCV, RandomizedSearchCV  # 0.17 grid_search
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == "__main__":
    N = 50
    np.random.seed(0)
    x = np.sort(np.random.uniform(0, 6, N), axis=0)
    y = 2 * np.sin(x) + 0.1 * np.random.randn(N)
    x = x.reshape(-1, 1)
    print('x =\n', x)
    print('y =\n', y)

    model = svm.SVR(kernel='rbf')
    c_can = np.logspace(-2, 2, 10)
    gamma_can = np.logspace(-2, 2, 10)

    print('参数',c_can,gamma_can)
    svr = GridSearchCV(model, param_grid={'C': c_can, 'gamma': gamma_can}, cv=5)
    svr.fit(x, y)
    print('验证参数:\n', svr.best_params_)

    x_test = np.linspace(x.min(), x.max(), 100).reshape(-1, 1)
    y_hat = svr.predict(x_test)


    sp = svr.best_estimator_.support_                   
    plt.figure(facecolor='w')

    plt.scatter(x[sp], y[sp], s=120, c='r', marker='*', label='Support Vectors', zorder=3)
    plt.plot(x_test, y_hat, 'r-', linewidth=2, label='RBF Kernel')
    plt.plot(x, y, 'go', markersize=5,label = 'orginal_x,y')
    plt.legend(loc='upper right')
    plt.title('SVR', fontsize=16)
    plt.xlabel('X')
    plt.ylabel('Y')
    plt.grid(True)
    plt.show()

### 关于 `sklearn-compat` 的使用指南和兼容性说明 #### 安装方式 为了确保与特定库的良好集成,特别是当涉及到机器学习框架之间的交互时,推荐通过 pip 或者 conda 来安装 `sklearn-compat`. 这样做能够简化依赖关系管理和解决潜在冲突。 对于基于 Python 的项目而言,在虚拟环境中执行如下命令来安装最新版的 `sklearn-compat` 是一种常见做法: ```bash pip install sklearn-contrib-package-template ``` 需要注意的是,上述命令实际上指向了一个模板仓库,因为官方并没有直接提供名为 "sklearn-compat" 的独立软件包。实际应用中应当关注具体使用的第三方扩展是否声明支持 scikit-learn API 兼容特性[^1]. #### 使用方法概述 一旦成功集成了声称遵循 scikit-learn 接口标准的外部工具(如 cupy.array_api、numpy.array_api),就可以按照常规流程调用这些组件参与模型训练或预测过程。例如,如果有一个自定义分类器实现了 scikit-learn 风格的方法,则可以直接将其作为参数传递给 GridSearchCV 等元估计器来进行超参数优化操作。 下面给出一段简单的伪代码片段用于展示如何利用所谓的 “scikit-learn compatible” 库构建管道并评估性能: ```python from some_custom_library import CustomEstimator # 假设这是一个符合 scikit-learn API 的类 from sklearn.pipeline import Pipeline from sklearn.model_selection import cross_val_score pipeline = Pipeline([ ('custom', CustomEstimator()), ]) scores = cross_val_score(pipeline, X_train, y_train, cv=5) print(f'Cross-validation scores: {scores}') ``` 这里假设 `CustomEstimator` 已经被设计成完全遵照 scikit-learn 所规定的接口约定;如果不是这样,那么即使强行组合也可能无法正常工作甚至抛出异常. #### 兼容性考量 目前仅有少数几个知名计算平台被认为能无缝对接 scikit-learn 生态系统内的各类估算器,其中包括但不限于 CuPy (及其 array API 实现) 和 NumPy (同样提供了自己的 array API 版本),以及 PyTorch —— 各自有其独特的优势和技术背景. 这意味着开发者在选用其他替代方案之前务必仔细审查文档资料,确认目标库确实满足必要的条件才能放心投入使用。另外值得注意的一点是,即便某些情况下看似可行的技术栈搭配也可能会遇到意想不到的问题,比如数据预处理环节中的维度变换逻辑就需要特别留意[^2]: ```python import numpy as np from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler # 数据形状调整示例 X_data = ... # 输入原始特征矩阵 scaler = MinMaxScaler() reshaped_X = X_data.reshape(-1, 8*8*1) # 注意这里的重塑规则要适应具体的业务场景需求 normalized_X = scaler.fit_transform(reshaped_X) print(normalized_X.shape) ``` 此段脚本展示了如何运用 Scikit-Learn 提供的数据缩放功能配合适当的数据结构转换技巧完成对图像样本集合的有效准备。不过这仅仅是众多可能性之一而已,具体情况还需视乎下游任务的具体要求而定。
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