机器学习算法总结之XGBoost(下) 实战与调参

写在前面

当时想学习XGBoost这个算法就是因为研究生课题需要,现在终于可以试一试啦,希望真的像大家说的那么强(据说是很多数据科学家的ultimate weapon)。XGBoost原理已在前一篇有过说明:机器学习算法总结之XGBoost(上)

本文思路与之前一篇GBDT调参( 基于scikit-learn的梯度提升树GBDT调参学习)思路相同,先遍历xgboost算法所有参数,明白其意思之后开始实战调参,数据集我还是打算选择Kaggle上的Titanic: Machine Learning from Disaster,保持工作一致性。

参考资料:XGBoost参数 官方文档

                 Complete Guide to Parameter Tuning in XGBoost (with codes in Python)

                 XGBoost参数调优完全指南(附Python代码) (上面的翻译版本)

1. XGBoost模型概述

XGBoost的作者把所有的参数分成了三类: 
1、通用参数:宏观函数控制。 
2、Booster参数:控制每一步的booster(tree/regression)。 

3、学习目标参数:控制训练目标的表现。 

2. XGBoost通用参数

(1)booster(默认gbtree):

         选择每次迭代的模型,有两种选择:gbtree(基于树的模型)和gbliner(线性模型)

(2)silent(默认0):

        当这个参数值为1时,静默模式开启,不会输出任何信息。

        一般这个参数就保持默认的0,因为这样能帮我们更好地理解模型。

(3)nthread(默认为最大可能的线程数):

        这个参数用来进行多线程控制,应当输入系统的核数。

        如果你希望使用CPU全部的核,那就不要输入这个参数,算法会自动检测它。

此外还有两个参数num_pbuffer和num_feature,由xgboost自动设置,用户不用管。

3.Booster参数

前面提及有两种booster可选,但是实践表明tree的模型效果更好,linear很少用到。

(1)eta(默认0.3):

        和GBDT中的 learning rate 参数类似。通过减少每一步的权重,可以提高模型的鲁棒性。

        典型值为0.01-0.2。

(2)min_child_weight(默认1):

        决定最小叶子节点样本权重和。和GBDT的 min_child_leaf 参数类似,但不完全一样。

        XGBoost的这个参数是最小样本权重的和,而GBDT参数是最小样本总数。

        这个参数用于避免过拟合。当它的值较大时,可以避免模型学习到局部的特殊样本。

        但是如果这个值过高,会导致欠拟合。这个参数需要使用CV来调整。

(3)max_depth(默认6):

        和GBM中的参数相同,这个值为树的最大深度。

        这个值也是用来避免过拟合的。max_depth越大,模型会学到更具体更局部的样本。

        需要使用CV函数来进行调优。

        典型值:3-10

(4)max_leaf_nodes:

        树上最大的节点或叶子的数量。

        可以替代max_depth的作用。因为如果生成的是二叉树,一个深度为n的树最多生成n方个叶子。

        如果定义了这个参数,GBM会忽略max_depth参数。

(5)gamma(默认0):

        在节点分裂时,只有分裂后损失函数的值下降了,才会分裂这个节点。

        Gamma指定了节点分裂所需的最小损失函数下降值。

        这个参数的值越大,算法越保守。这个参数的值和损失函数息息相关,所以是需要调整的

(6)max_delta_step(默认0):

        这参数限制每棵树权重改变的最大步长。

        如果这个参数的值为0,那就意味着没有约束。如果它被赋予了某个正值,那么它会让这个算法更加保守。

        通常,这个参数不需要设置。但是当各类别的样本十分不平衡时,它对逻辑回归是很有帮助的。

        这个参数一般用不到,但是你可以挖掘出来它更多的用处。

(7)subsample(默认1):

        和GBM中的subsample参数一模一样。这个参数控制对于每棵树,随机采样的比例。

        减小这个参数的值,算法会更加保守,避免过拟合。但是,如果这个值设置得过小,它可能会导致欠拟合。

        典型值:0.5-1

(8)colsample_bylevel(默认1):

        用来控制树的每一级的每一次分裂,对列数的采样的占比。

        典型值:0.5-1

(9)colsample_bytree(默认1):

        和GBM里面的max_features参数类似。用来控制每棵随机采样的列数的占比(每一列是一个特征)

        典型值:0.5-1

(10)lambda(默认1):

        权重的L2正则化项。(和Ridge regression类似)。

        这个参数是用来控制XGBoost的正则化部分的,增大这个值会使得模型更为保守

(11)alpha(默认0):

        权重的L1正则化项。(和Lasso regression类似),增大这个值会使得模型更为保守

        可以应用在很高维度的情况下,使得算法的速度更快。

(12)scale_pos_weight(默认1):

        在各类别样本十分不平衡时,把这个参数设定为一个正值,可以使算法更快收敛。

4.学习目标参数

(1)objective(默认reg:linear):

        这个参数定义需要被最小化的损失函数。最常用的值有: 
            binary:logistic 二分类的逻辑回归,返回预测的概率(不是类别)。
            multi:softmax 使用softmax的多分类器,返回预测的类别(不是概率)。 
                在这种情况下,你还需要多设一个参数:num_class(类别数目)。
           multi:softprob 和multi:softmax参数一样,但是返回的是每个数据属于各个类别的概率。

(2)eval_metric(默认值取决于objective参数的取值):

        对于有效数据的度量方法。
        对于回归问题,默认值是rmse,对于分类问题,默认值是error。
        典型值有: 
            rmse 均方根误差(∑Ni=1ϵ2N−−−−−√)
            mae 平均绝对误差(∑Ni=1|ϵ|N)
            logloss 负对数似然函数值
            error 二分类错误率(阈值为0.5)
            merror 多分类错误率
            mlogloss 多分类logloss损失函数
            auc 曲线下面积

(3)seed(默认0)

        随机数的种子

        设置它可以复现随机数据的结果,也可以用于调整参数

5.XGBoost调参实例

给出官方code样例:XGBoost Demo Codes (xgboost GitHub repository)

接下来继续接着上次GBDT的数据集调参,希望能在前一次尝试上得分更高。

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转载自blog.csdn.net/Kaiyuan_sjtu/article/details/80018580