集成学习(Ensemble Learning)是一种机器学习技术,它通过将多个学习器(或称为“基学习器”、“弱学习器”)的预测结果结合起来,以提高整体预测性能。

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简介: 集成学习(Ensemble Learning)是一种机器学习技术,它通过将多个学习器(或称为“基学习器”、“弱学习器”)的预测结果结合起来,以提高整体预测性能。

一、集成学习简介

集成学习(Ensemble Learning)是一种机器学习技术,它通过将多个学习器(或称为“基学习器”、“弱学习器”)的预测结果结合起来,以提高整体预测性能。集成学习通常分为三种类型:Bagging、Boosting和Stacking。

  1. Bagging:通过自助采样法(bootstrap sampling)从原始数据集中抽取多个训练子集,并在每个子集上训练一个基学习器,然后将这些基学习器的预测结果通过投票或平均等方式进行组合。随机森林(Random Forest)是Bagging的一个典型代表。
  2. Boosting:Boosting算法通过串行训练多个基学习器,每个基学习器都针对之前基学习器犯的错误进行修正。梯度提升(Gradient Boosting)是Boosting的一个代表算法。
  3. Stacking:Stacking算法将多个基学习器的预测结果作为新的特征输入到一个元学习器(meta-learner)中进行训练,元学习器的输出即为最终的预测结果。

二、随机森林(Random Forest)

2.1 Python代码示例

from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from sklearn.metrics import accuracy_score

# 加载数据集
iris = load_iris()
X = iris.data
y = iris.target

# 划分训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)

# 创建随机森林分类器
rf_clf = RandomForestClassifier(n_estimators=100, random_state=42)

# 训练模型
rf_clf.fit(X_train, y_train)

# 预测测试集
y_pred = rf_clf.predict(X_test)

# 计算准确率
accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
print(f"Random Forest Accuracy: {accuracy}")

2.2 代码解释

  • 加载数据集:使用sklearn.datasets模块中的load_iris()函数加载鸢尾花数据集。这是一个常用的多类分类问题的数据集,包含150个样本,每个样本有4个特征,属于3个类别之一。
  • 划分训练集和测试集:使用train_test_split()函数将数据集划分为训练集和测试集,其中测试集占20%。random_state参数用于确保每次划分的结果一致。
  • 创建随机森林分类器:使用RandomForestClassifier()函数创建一个随机森林分类器。n_estimators参数指定了基学习器的数量(即树的数量),这里设置为100。random_state参数用于确保每次训练的结果一致。
  • 训练模型:使用fit()方法训练模型,传入训练集的特征和标签。
  • 预测测试集:使用predict()方法对测试集进行预测,得到预测结果。
  • 计算准确率:使用accuracy_score()函数计算预测结果的准确率,即预测正确的样本数占总样本数的比例。

三、梯度提升(Gradient Boosting)

3.1 Python代码示例

from sklearn.ensemble import GradientBoostingClassifier

# 使用与随机森林相同的训练集和测试集

# 创建梯度提升分类器
gb_clf = GradientBoostingClassifier(n_estimators=100, learning_rate=0.1, max_depth=1, random_state=42)

# 训练模型
gb_clf.fit(X_train, y_train)

# 预测测试集
y_pred = gb_clf.predict(X_test)

# 计算准确率
accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
print(f"Gradient Boosting Accuracy: {accuracy}")

3.2 代码解释

  • 创建梯度提升分类器:使用GradientBoostingClassifier()函数创建一个梯度提升分类器。除了n_estimatorsrandom_state
    处理结果:

    一、集成学习简介

    集成学习(Ensemble Learning)是一种机器学习技术,它通过将多个学习器(或称为“基学习器”、“弱学习器”)的预测结果结合起来,以提高整体预测性能。集成学习通常分为三种类型:Bagging、Boosting和Stacking。
  1. Bagging:通过自助采样法(bootstrap sampling)从原始数据集中抽取多个训练子集,并在每个子集上训练一个基学习器,然后将这些基学习器的预测结果通过投票或平均等方式进行组合。随机森林(Random Forest)是Bagging的一个典型代表。
    Boosting:Boosting算法通过串行训练多个基学习器,每个基学习器都针对之前基学习器犯的错误进行修正。梯度提升(Gradient Boosting)是Boosting的一个代表算法。
    Stacking:Stacking算法将多个基学习器的预测结果作为新的特征输入到一个元学习器(meta-learner)中进行训练,元学习器的输出即为最终的预测结果。

    二、随机森林(Random Forest)

    2.1 Python代码示例

    ```python

    加载数据集

    划分训练集和测试集

    创建随机森林分类器

    训练模型

    预测测试集

    计算准确率

  • 加载数据集:使用sklearn.datasets模块中的load_iris()函数加载鸢尾花数据集。这是一个常用的多类分类问题的数据集,包含150个样本,每个样本有4个特征,属于3个类别之一。

    三、梯度提升(Gradient Boosting)

    3.1 Python代码示例

    ```python

    使用与随机森林相同的训练集和测试集

    创建梯度提升分类器

    训练模型

    预测测试集

    计算准确率

  • 创建梯度提升分类器:使用GradientBoostingClassifier()函数创建一个梯度提升分类器。除了n_estimatorsrandom_state
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