3.5 集成学习方法之随机森林

发布时间 2023-06-11 00:15:38作者: 哎呦哎(iui)

因为决策树会出现那种过拟合的情况,这时候我们就会用到随机森林

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。

说白了,就是三个臭皮匠顶一个诸葛亮,就是让很多人进行预测,然后取众数
其中随机森林就是集成学习方法中的一种

2 随机森林算法

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。
森林:包含多个决策树的分类器
随机:两个随机:训练集随机,特征随机

训练集随机:---随机有放回的抽取
bootstrap 随机又放回抽样[1,2,3,4,5] ,新的树的训练集[2,2,3,1,5]
特征随机----从M个特征中随机抽取m个特征
M>>m
有降维的效果

3.原理

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

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。

4.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).(M>>m)
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.
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

5.随机森林对泰坦尼克号生存的影响

# 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))

6. 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(其实从M个特征中抽取m个就相当于降维)
能够评估各个特征在分类问题上的重要性