机器学习 day05

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前言

通过今天的学习，我掌握了机器学习中模型的选择与调优，包括交叉验证，超参数搜索的概念与基本用法。

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一、模型选择与调优

模型的选择与调优有许多方法，这里主要介绍较差验证和超参数搜索。

1.交叉验证

交叉验证就是将数据集进行适当地划分，一部分用于训练，另一部分用于验证。

（1）保留交叉验证
该交叉验证方法将数据集随机划分为训练集和测试集，根据经验法则，整个数据集的近70%被用作训练集，其余30%被用作验证集。这是我们最常用的数据划分方法。

划分过程简单，执行效率高是该方法最大的优点，所以我们最常使用这种划分方式。

该方法的缺点包括：

• 当数据量较大时，部分数据被划分为测试集，失去了训练的机会，会造成数据浪费。
• 对不平衡的数据集效果较差，如果一个数据集只有两类而划分恰好将两类数据分开，这会导致后续结果准确度下降。

API用法：
sklearn.model_selection.train_test_split(x,y,train_size,shuffle,random_state，stratify=y)

• stratify参数用于指定分层方式，一般是根据目标进行分层。

tips：结合使用shuffle，stratify参数可以在一定程度上平衡该方法的缺点，但对于不平衡的数据还是建议使用其他方法。

（2）k-折交叉验证
k-折交叉验证将数据集划分为大小相同的k个部分，每一个分区称为一个“Fold”，该方法重复k次，每次将一个Fold被用作验证集，其余的K-1个Fold被用作训练集。

该方法可以保证每一条数据都用作训练和测试，模型最终结果是取这k次训练的平均结果，解决了保留交叉验证中数据浪费的问题。

同时，我们再引入分层的概念，在每一个Fold中保持着原始数据中各个类别的比例关系，这样就可以解决原始数据不平衡的问题。

该方法的缺点同样明显，在面对海量数据时，每一折意味着多训练一个模型，这对硬件性能要求很高。因此，在实际使用的过程中，我们需要权衡需求和硬件条件，一般选择保留交叉验证。

API用法：
sklearn.model_selection.KFold #普通k-fold
sklearn.model_selection.StratifiedKFold #分层k-fold

• n_splits指定划分为几个折叠
• shuffle是否在拆分之前被打乱(随机化)
• 该API还可以继续调用split方法，返回一个可迭代对象，包括每个fold的训练集，测试集下标。

from sklearn.model_selection import KFoldiris = load_iris()
x,y = load_iris(return_X_y=True)kf = KFold(n_splits=5)
index = kf.split(x,y)for train_index,test_index in index:x_train,x_test = x[train_index],x[test_index]y_train,y_test = y[train_index],y[test_index]print(y_test)

2.超参数搜索

超参数搜索也叫网格搜索，指的是程序自动帮我们找到超参数（人为设定的参数）。

API用法：
sklearn.model_selection.GridSearchCV(estimator, param_grid)

• estimator： scikit-learn估计器实例
• param_grid:以参数名称（str）作为键，将参数设置列表尝试作为值的字典，例如KNN中： {“n_neighbors”: [1, 3, 5, 7, 9, 11]}
• cv指的是交叉验证操作
• 该方法返回：best_params_ 最佳参数，best_score_ 在训练集中的准确率，best_estimator_ 最佳估计器等属性

estimator = KNeighborsClassifier()# 加入网格搜索与交叉验证, GridSearchCV会让k分别等于1,2,5,7,9,11进行网格搜索偿试。cv=10表示进行10次交叉验证
estimator = GridSearchCV(estimator, param_grid={"n_neighbors": [1, 3, 5, 7, 9, 11]}, cv=10)
estimator.fit(x_train, y_train)

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THE END