这是一个非常关键且很好的问题,它触及了模型验证方法的核心区别。简单直接的回答是:
采用Bootstrap法时,通常不再需要事先划分一个独立的测试集。Bootstrap验证过程本身已经包含了对“训练”和“测试”的模拟。
下面我为您详细解释两者的区别和逻辑,您就一目了然了。
两种验证策略的对比
您的描述中实际上涉及了两种不同的验证方法,它们的目的类似,但实现逻辑不同。
方法一:预留验证集法
这正是您文中描述的做法。
• 步骤: 先将全体数据一次性随机分割为训练集(70%)和测试集/验证集(30%)。
• 训练: 模型只在训练集上进行构建(包括变量筛选、参数估计等)。
• 测试: 用构建好的模型在从未接触过的测试集上进行一次性的性能评估(计算AUC、绘制校准曲线等)。
• 优点: 逻辑简单直观,能较好地评估模型在未知数据上的泛化能力。
• 缺点: 由于只进行了一次分割和评估,结果可能对这次特定的分割方式很敏感(不够稳定);并且浪费了30%的数据用于最终测试,未能充分利用所有数据建模。
方法二:Bootstrap法
这是一种高级的、更稳定的重抽样方法。
• 步骤: 不进行初始分割,而是以原始数据集(100%的数据)作为“总体”。
• 重抽样: 进行多次(如1000次)有放回的随机抽样,每次抽取一个与原始数据集样本量相同的Bootstrap样本。
• 关键逻辑: 对于每一次抽样:
1. 训练: 被抽中的样本形成一个“训练集”(但注意,因为有放回抽样,其中约有63.2%的原始样本会出现,另一些会重复)。
2. 测试: 那些未被抽中的样本(约占36.8%)自然形成了一个“测试集”(称为Out-of-Bag样本,OOB样本)。
3. 评估: 用本次Bootstrap样本训练模型,然后在对应的OOB样本上测试模型,得到一个性能指标(如AUC)。
• 结果: 最终你会得到1000个性能指标,可以计算它们的均值(作为模型性能的最佳估计)和置信区间(评估稳定性)。这个均值的乐观度通常低于在训练集上的表现,因此可以用于计算“优化校正值”来校正原始模型的性能指标。
• 优点: 能更充分地利用数据,评估结果更稳定、可靠,并能对模型的“乐观度”进行校正。
• 缺点: 计算量更大,理解起来稍复杂。
结论与修改建议
所以,对于您文中的描述,存在一个逻辑上的小矛盾:您既用了预留验证集法,又提到了Bootstrap法。通常,二者择一即可。如果您的目的是展示一个完整严谨的验证流程,更常见的做法是:
- 只进行Bootstrap内部验证,并报告校正后的性能指标(如校正后的C-index或AUC)。
- 或者,进行训练集/验证集分割,在训练集上建模,在验证集上进行一次性测试。
如果要突出方法的严谨性,Bootstrap通常被认为优于简单的单一分割验证。
因此,我建议将您的描述修改为以下两种方案之一:
方案A(推荐,更严谨):删除预留验证集的步骤,全程使用Bootstrap。
“诊断模型构建与验证:将经病理证实的前列腺癌患者与良性前列腺疾病患者合并。采用Bootstrap法(1000次重复抽样)进行模型构建与内部验证。首先,基于全部数据构建多因素Logistic回归模型,随后通过Bootstrap验证计算模型性能指标(如AUC)的优化校正值,并据此绘制校正后的校准曲线。同时绘制列线图并进行决策曲线分析(DCA)评价临床净获益。”
方案B(保留当前结构,但澄清逻辑):明确Bootstrap只用于训练集内部。
“诊断模型构建与验证:…按7:3随机划分为训练集与验证集。在训练集内部,采用Bootstrap法(1000次重复抽样)进行内部验证,以评估模型性能的稳定性和乐观度,并对模型进行校正。随后,将校正后的最终模型在独立的验证集中进行评估,绘制ROC曲线计算AUC…”
(这种用法较少见,但逻辑上是通的,它相当于做了两次验证:内部Bootstrap+外部验证集。)
通常情况下,方案A是更标准、更受推崇的做法。 希望这个详细的解释能帮助您更好地修改您的方法学部分!
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