集成学习方法之随机森林
学习目标
- 目标
- 说名随机森林每棵决策树的建立过程
- 知道为什么需要随机有放回(Bootstrap)的抽样
- 说明随机森林的超参数
- 应用
- 泰坦尼克号乘客生存预测
1、 什么是集成学习方法
集成学习通过建立几个模型组合的来解决单一预测问题。它的工作原理是生成多个分类器/模型,各自独立地学习和作出预测。这些预测最后结合成组合预测,因此优于任何一个单分类的做出预测。
2、 什么是随机森林
在机器学习中,随机森林是一个包含多个决策树的分类器,并且其输出的类别是由个别树输出的类别的众数而定。
例如, 如果你训练了5个树, 其中有4个树的结果是True, 1个数的结果是False, 那么最终投票结果就是True
3、 随机森林原理过程
学习算法根据下列算法而建造每棵树:
- 用N来表示训练用例(样本)的个数,M表示特征数目。
- 1、一次随机选出一个样本,重复N次, (有可能出现重复的样本)
- 2、随机去选出m个特征, m <<M,建立决策树
- 采取bootstrap抽样
3.1 为什么采用BootStrap抽样
- 为什么要随机抽样训练集?
- 如果不进行随机抽样,每棵树的训练集都一样,那么最终训练出的树分类结果也是完全一样的
- 为什么要有放回地抽样?
- 如果不是有放回的抽样,那么每棵树的训练样本都是不同的,都是没有交集的,这样每棵树都是“有偏的”,都是绝对“片面的”(当然这样说可能不对),也就是说每棵树训练出来都是有很大的差异的;而随机森林最后分类取决于多棵树(弱分类器)的投票表决。
3.2 API
class sklearn.ensemble.RandomForestClassifier(n_estimators=10, criterion=’gini’, max_depth=None, bootstrap=True, random_state=None, min_samples_split=2)
- 随机森林分类器
- n_estimators:integer,optional(default = 10)森林里的树木数量120,200,300,500,800,1200
- criteria:string,可选(default =“gini”)分割特征的测量方法
- max_depth:integer或None,可选(默认=无)树的最大深度 5,8,15,25,30
- max_features="auto”,每个决策树的最大特征数量
- If "auto", then
max_features=sqrt(n_features)
. - If "sqrt", then
max_features=sqrt(n_features)
(same as "auto"). - If "log2", then
max_features=log2(n_features)
. - If None, then
max_features=n_features
.
- If "auto", then
- bootstrap:boolean,optional(default = True)是否在构建树时使用放回抽样
- min_samples_split:节点划分最少样本数
- min_samples_leaf:叶子节点的最小样本数
- 超参数:n_estimator, max_depth, min_samples_split,min_samples_leaf
3.3 代码
# 随机森林去进行预测
rf = RandomForestClassifier()
param = {"n_estimators": [120,200,300,500,800,1200], "max_depth": [5, 8, 15, 25, 30]}
# 超参数调优
gc = GridSearchCV(rf, param_grid=param, cv=2)
gc.fit(x_train, y_train)
print("随机森林预测的准确率为:", gc.score(x_test, y_test))
4、总结
- 在当前所有算法中,具有极好的准确率
- 能够有效地运行在大数据集上,处理具有高维特征的输入样本,而且不需要降维
- 能够评估各个特征在分类问题上的重要性