机器学习——回归(二)

简介: 机器学习——回归

数据归一化/标准化

为什么要标准化/归一化?

提升模型精度:不同维度之间的特征在数值上有一定比较性,可以大大提高分类器的准确性。

加速模型收敛:最优解的寻优过程明显会变得平缓,更容易正确的收敛到最优解。

归一化(最大 - 最小规范化)

将数据映射到[0,1]区间

数据归一化的目的是使得各特征对目标变量的影响一致,会将特征数据进行伸缩变化,所以数据归一化是会改变特征数据分布的。

Z-Score标准化

处理后的数据均值为0,方差为1

数据标准化为了不同特征之间具备可比性,经过标准化变换之后的特征数据分布没有发生改变。

就是当数据特征取值范围或单位差异较大时,最好是做一下标准化处理。

需要做数据归一化/标准化

线性模型,如基于距离度量的模型包括KNN(K近邻)、K-means聚类、感知机和SVM。另外,线性回归类的几个模型一般情况下也是需要做数据归一化/标准化处理的。

不需要做数据归一化/标准化

决策树、基于决策树的Boosting和Bagging等集成学习模型对于特征取值大小并不敏感,如随机森林、XGBoost、LightGBM等树模型,以及朴素贝叶斯,以上这些模型一般不需要做数据归一化/标准化处理。

三、正则化

1、过拟合和欠拟合

2、过拟合的处理

1.获得更多的训练数据

使用更多的训练数据是解决过拟合问题最有效的手段,因为更多的样本能够让模型学习到更多更有效的特征,减小噪声的影响。

2.降维

即丢弃一些不能帮助我们正确预测的特征。可以是手工选择保留哪些特征,或者使用一些模型选择的算法来帮忙(例如PCA)。

3.正则化

正则化(regularization)的技术,保留所有的特征,但是减少参数的大小(magnitude),它可以改善或者减少过拟合问题。

4.集成学习方法

集成学习是把多个模型集成在一起,来降低单一模型的过拟合风险。

3、 欠拟合的处理

1.添加新特征

当特征不足或者现有特征与样本标签的相关性不强时,模型容易出现欠拟合。通过挖掘组合特征等新的特征,往往能够取得更好的效果。

2.增加模型复杂度

简单模型的学习能力较差,通过增加模型的复杂度可以使模型拥有更强的拟合能力。例如,在线性模型中添加高次项,在神经网络模型中增加网络层数或神经元个数等。

3.减小正则化系数

正则化是用来防止过拟合的,但当模型出现欠拟合现象时,则需要有针对性地减小正则化系数。

4、正则化

其中:

  • λ为正则化系数,调整正则化项与训练误差的比例,λ>0。
  • 1≥ρ≥0为比例系数,调整L1正则化与L2正则化的比例。

图上面中的蓝色轮廓线是没有正则化损失函数的等高线,中心的蓝色点为最优解,左图、右图分别为L1、L2正则化给出的限制。

可以看到在正则化的限制之下, L1正则化给出的最优解w*是使解更加靠近原点,也就是说L2正则化能降低参数范数的总和。  

L1正则化给出的最优解w*是使解更加靠近某些轴,而其它的轴则为0,所以L1正则化能使得到的参数稀疏化。

四、回归的评价指标

均方误差(Mean Square Error,MSE)

均方根误差 RMSE(Root Mean Square Error,RMSE)

平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)

R方 [RSquared(r2score)]

越接近于1,说明模型拟合得越好

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