随机森林就是通过集成学习的思想将多棵树集成的一种算法，它的基本单元是决策树，而它的本质属于机器学习的一大分支——集成学习（Ensemble Learning）方法。
首先介绍一下什么是集成学习，在集成学习中，主要分为bagging算法和boosting算法。我们先看看这两种方法的特点和区别。
Bagging（套袋法）
bagging的算法过程如下：
1.从原始样本集中使用Bootstraping方法随机抽取n个训练样本，共进行k轮抽取，得到k个训练集。（k个训练集之间相互独立，元素可以有重复）
2.对于k个训练集，我们训练k个模型（这k个模型可以根据具体问题而定，比如决策树，knn等）
3.对于分类问题：由投票表决产生分类结果；对于回归问题：由k个模型预测结果的均值作为最后预测结果。（所有模型的重要性相同）
Boosting（提升法）
boosting的算法过程如下：
1.对于训练集中的每个样本建立权值wi，表示对每个样本的关注度。当某个样本被误分类的概率很高时，需要加大对该样本的权值。
2.进行迭代的过程中，每一步迭代都是一个弱分类器。我们需要用某种策略将其组合，作为最终模型。（例如AdaBoost给每个弱分类器一个权值，将其线性组合最为最终分类器。误差越小的弱分类器，权值越大）
Bagging，Boosting的主要区别
1.样本选择上：Bagging采用的是Bootstrap随机有放回抽样；而Boosting每一轮的训练集是不变的，改变的只是每一个样本的权重。
2.样本权重：Bagging使用的是均匀取样，每个样本权重相等；Boosting根据错误率调整样本权重，错误率越大的样本权重越大。
3.预测函数：Bagging所有的预测函数的权重相等；Boosting中误差越小的预测函数其权重越大。
4.并行计算：Bagging各个预测函数可以并行生成；Boosting各个预测函数必须按顺序迭代生成。
下面是将决策树与这些算法框架进行结合所得到的新的算法：
1）Bagging + 决策树 = 随机森林
2）AdaBoost + 决策树 = 提升树
3）Gradient Boosting + 决策树 = GBDT
随机森林（Random Forests）
随机森林是一种重要的基于Bagging的集成学习方法，可以用来做分类、回归等问题。
随机森林有许多优点：
- 具有极高的准确率
- 随机性的引入，使得随机森林不容易过拟合
- 随机性的引入，使得随机森林有很好的抗噪声能力
- 能处理很高维度的数据，并且不用做特征选择
- 既能处理离散型数据，也能处理连续型数据，数据集无需规范化
- 训练速度快，可以得到变量重要性排序
- 容易实现并行化
随机森林的缺点：
- 当随机森林中的决策树个数很多时，训练时需要的空间和时间会较大
- 随机森林模型还有许多不好解释的地方，有点算个黑盒模型
与上面介绍的Bagging过程相似，随机森林的构建过程大致如下：
1.从原始训练集中使用Bootstraping方法随机有放回采样选出m个样本，共进行n_tree次采样，生成n_tree个训练集
2.对于n_tree个训练集，我们分别训练n_tree个决策树模型
3.对于单个决策树模型，假设训练样本特征的个数为n，那么每次分裂时根据信息增益/信息增益比/基尼指数选择最好的特征进行分裂
4.每棵树都一直这样分裂下去，直到该节点的所有训练样例都属于同一类。在决策树的分裂过程中不需要剪枝
5.将生成的多棵决策树组成随机森林。对于分类问题，按多棵树分类器投票决定最终分类结果；对于回归问题，由多棵树预测值的均值决定最终预测结果