• Adaboost算法


    简介:

      Boosting, 也称为增强学习或提升法,是一种重要的集成学习技术, 能够将预测精度仅比随机猜度略高的弱学习器增强为预测精度高的强学习器,这在直接构造强学习器非常困难的情况下,为学习算法的设计提供了一种有效的新思路和新方法。其中最为成功应用的是,Yoav Freund和Robert Schapire在1995年提出的AdaBoost算法。

          AdaBoost是英文"Adaptive Boosting"(自适应增强)的缩写,它的自适应在于:前一个基本分类器被错误分类的样本的权值会增大,而正确分类的样本的权值会减小,并再次用来训练下一个基本分类器。同时,在每一轮迭代中,加入一个新的弱分类器,直到达到某个预定的足够小的错误率或达到预先指定的最大迭代次数才确定最终的强分类器。

    Adaboost算法可以简述为三个步骤:

    1. 初始化训练数据的权值分布。如果有N个样本,则每一个训练样本最开始时都被赋予相同的权值:1/N。
    2. 训练弱分类器。具体训练过程中,如果某个样本点已经被准确地分类,那么在构造下一个训练集中,它的权值就被降低;相反,如果某个样本点没有被准确地分类,那么它的权值就得到提高。然后,权值更新过的样本集被用于训练下一个分类器,整个训练过程如此迭代地进行下去。
    3. 将各个训练得到的弱分类器组合成强分类器。各个弱分类器的训练过程结束后,加大分类误差率小的弱分类器的权重,使其在最终的分类函数中起着较大的决定作用,而降低分类误差率大的弱分类器的权重,使其在最终的分类函数中起着较小的决定作用。换言之,误差率低的弱分类器在最终分类器中占的权重较大,否则较小。

    具体算法流程:https://blog.csdn.net/mousever/article/details/52038198

    总结:AdaBoost与随机森林

    AdaBoost

    首先明确一个大方向:强可学习和弱可学习是等价的。所以,弱可学习方法可以提升为强可学习方法。AdaBoost最具代表性。

    对于提升方法,有两个问题需要回答:

    • 每一轮如何改变训练数据的权值或概率分布?
    • 如何将弱分类器组合成一个强分类器?

    AdaBoost的做法:

    • 提高那些被前一轮弱分类器错误分类样本的权值,而降低那些被正确分类样本的权值。
    • 加权多数表决的方法,加大分类误差率小的弱分类器的权值,使其在表决中起较大作用,减小分类误差率大的弱分类器的权值,使其在表决中起较小的作用。

    不改变所给的训练数据,而不断改变训练数据权值的分布,使得训练数据在基本分类器的学习中起不同的作用,这就是AdaBoost的一个特点。总的来说,AdaBoost算法的步骤为:更新训练数据权值->在此权值上训练弱分类器(策略为最小化分类误差率)->计算分类误差率(误分类样本的权值之和)->计算分类器系数(要用到上一步的分类误差率)->更新训练权值->构建基本分类器的线性组合,一直循环,直到基本分类器的线性组合没有误分类点。

    Adaboost算法优缺点:

    优点

    1)  Adaboost是一种有很高精度的分类器

    2)  可以使用各种方法构建子分类器,Adaboost算法提供的是框架

    3)  相对于bagging算法和Random Forest算法,AdaBoost充分考虑的每个分类器的权重。

    4)  简单,不用做特征筛选

    5)  不用担心overfitting(过度拟合)

    缺点

    1)  容易受到噪声干扰,这也是大部分算法的缺点

    2)  训练时间过长

    3)  执行效果依赖于弱分类器的选择

    随机森林

    我先自己瞎说一次。
    森林,顾名思义,好多棵树。这里的树是决策树。那么,树多了能够干啥呢?表决啊。每一颗树都对测试样本进行决策,最后算法的结果是所有树的结果的众数。
    那么,“随机”是干啥的?随机森林的随机有两层意思。

    • 训练样本选取随机。虽然每一棵树的训练样本个数都是样本总数N,但是每一个样本的随机选取都是有放回的选取。这样,每一颗树的训练样本几乎都不相同。
    • 特征选取随机。假设训练数据有M个特征,随机森林的每一颗树只选取m(m< M)个特征用于构建决策树。每一颗树选取的特征可能都不完全相同。

    强调:随机森林不进行剪枝。决策树剪枝是因为防止过拟合,而随机森林的“随机”已经防止了过拟合,因此不需要剪枝。可以这样比喻随机森林算法:每一棵决策树就是一个精通于某一个窄领域 的专家(因为我们从M个feature中选择m让每一棵决策树进行学习),这样在随机森林中就有了很多个精通不同领域的专家,对一个新的问题(新的输入数 据),可以用不同的角度去看待它,最终由各个专家,投票得到结果。

    补充:随机森林有2个参数需要人为控制,一个是森林中树的数量,一般建议取很大。另一个是m的大小,推荐m的值为M的均方根。

    最后说一下随机森林的优缺点:

      • 不用做特征选择
      • 在训练完后,它能够给出哪些feature比较重要
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