机器学习入门-随机森林预测温度-不同参数对结果的影响调参 1.RandomedSearchCV(随机参数组的选择) 2.GridSearchCV(网格参数搜索) 3.pprint(顺序打印) 4.rf.get_params(获得当前的输入参数)

使用了RamdomedSearchCV迭代100次，从参数组里面选择出当前最佳的参数组合

在RamdomedSearchCV的基础上，使用GridSearchCV在上面最佳参数的周围选择一些合适的参数组合，进行参数的微调

1.  RandomedSearchCV(estimator=rf, param_distributions=param_random, cv=3, verbose=2,random_state=42, n_iter=100) # 随机选择参数组合

参数说明：estimator使用的模型， param_distributions表示待选的参数组合，cv表示交叉验证的次数，verbose表示打印的详细程度，random_state表示随机种子, n_iter迭代的次数

2.GridSearchCV(estimator = rf, param_grid=grid_param, cv=3, verbose=2)

参数说明：estimator使用的模型， param_grid 待选择的参数组合， cv交叉验证的次数，verbose打印的详细程度

3. pprint(rf.get_params())

参数说明：pprint按顺序进行打印， rf.get_params() 表示获得随机森林模型的当前输入参数

代码：

第一步：导入数据

第二步：对数据的文本标签进行one-hot编码

第三步：提取特征和标签

第四步：使用train_test_split将数据分为训练集和测试集

第五步：构建随机森林训练集进行训练

第六步：获得模型特征重要性进行排序，选取前5重要性的特征rf.feature_importances_ 

第七步：重新构建随机森林的模型

第八步：使用RandomedSearchCV() 进行参数组的随机选择

第九步：根据获得的参数组，使用GridSearchCV() 进行参数组附近的选择，从而对参数组进行微调

import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor
import time

# 第一步读取数据
data = pd.read_csv('data/temps_extended.csv')
# 第二步：对文本标签使用one-hot编码
data = pd.get_dummies(data)
# 第三步：提取特征和标签
X = data.drop('actual', axis=1)
feature_names = np.array(X.columns)
y = np.array(data['actual'])
X = np.array(X)
# 第四步：使用train_test_split进行样本的拆分
train_x, test_x, train_y, test_y = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=42)

# 第五步：建立模型和预测
rf = RandomForestRegressor(random_state=42, n_estimators=1000)
rf.fit(train_x, train_y)
pre_y = rf.predict(test_x)
# MSE
mse = round(abs(pre_y - test_y).mean(), 2)
error = abs(pre_y - test_y).mean()
# MAPE
mape = round(((1 - abs(pre_y - test_y) / test_y)*100).mean(), 2)
print(mse, mape)

# 第六步：选取特征重要性加和达到95%的特征
# 获得特征重要性的得分
feature_importances = rf.feature_importances_
# 将特征重要性得分和特征名进行组合
feature_importances_names = [(feature_name, feature_importance) for feature_name, feature_importance in
                             zip(feature_names, feature_importances)]
# 对特征重要性进行按照特征得分进行排序
feature_importances_names = sorted(feature_importances_names, key=lambda x: x[1], reverse=True)
# 获得排序后的特征名
feature_importances_n = [x[0] for x in feature_importances_names]
# 获得排序后的特征重要性得分
feature_importances_v = [x[1] for x in feature_importances_names]
feature_importances_v_add = np.cumsum(feature_importances_v)
little_feature_name = feature_importances_n[:np.where([feature_importances_v_add > 0.95])[1][0]+1]

# 第七步：选择重要性前5的特征重新建立模型
X = data[little_feature_name].values
y = data['actual'].values

# 使用train_test_split进行样本的拆分
train_x, test_x, train_y, test_y = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=42)
rf = RandomForestRegressor(random_state=42, n_estimators=1000)

# 第八步：使用RandomizedSearchCV随机选择参数组合

# 使用pprint打印rf的参数
from pprint import pprint
pprint(rf.get_params())

from sklearn.model_selection import RandomizedSearchCV
#树的个数
n_estimators = [int(x) for x in range(200, 2000, 100)]
min_samples_leaf = [2, 4, 6]
min_samples_split = [1, 2, 4]
max_features = ['auto', 'sqrt']
bootstrap = [True, False]
max_depth = [int(x) for x in range(10, 100, 10)]
param_random = {
    'n_estimators': n_estimators,
    'max_depth': max_depth,
    'max_features': max_features,
    'min_samples_leaf': min_samples_leaf,
    'min_samples_split': min_samples_split,
    'bootstrap': bootstrap
}

rf = RandomForestRegressor()
rf_random = RandomizedSearchCV(estimator=rf, param_distributions=param_random, cv=3, verbose=2,
                               random_state=42)
rf_random.fit(train_x, train_y)
# 获得最好的训练模型
best_estimator = rf_random.best_estimator_
# 定义用于计算误差和准确度的函数
def Calculation_accuracy(estimator, test_x, test_y):
    pre_y = estimator.predict(test_x)
    error = abs(pre_y - test_y).mean()
    accuraccy = ((1 - abs(pre_y - test_y)/test_y)*100).mean()
    return error, accuraccy
# 计算损失值和准确度
error, accuraccy = Calculation_accuracy(best_estimator, test_x, test_y)
print(error, accuraccy)
# 打印最好的参数组合
print(rf_random.best_params_)
# 最好的参数组合 {'n_estimators': 800, 'min_samples_split': 4, 'min_samples_leaf': 4, 'max_features': 'auto',
# 'max_depth': 10, 'bootstrap': 'True'}

# 第九步：根据RandomizedSearchCV获得参数，使用GridSearchCV进行参数的微调
from sklearn.model_selection import GridSearchCV

n_estimators = [600, 800, 1000]
min_samples_split = [4]
min_samples_leaf = [4]
max_depth = [8, 10, 12]
grid_param = {
    'n_estimators': n_estimators,
    'min_samples_split': min_samples_split,
    'min_samples_leaf': min_samples_leaf,
    'max_depth': max_depth
}
rf = RandomForestRegressor()
rf_grid = GridSearchCV(rf, param_grid=grid_param, cv=3, verbose=2)
rf_grid.fit(train_x, train_y)
best_estimator = rf_grid.best_estimator_
error, accuraccy = Calculation_accuracy(best_estimator, test_x, test_y)
print(error, accuraccy)
print(rf_grid.best_params_)
# {'max_depth': 8, 'min_samples_leaf': 4, 'min_samples_split': 4, 'n_estimators': 1000}