XGB原理及sklearn参数

1,XGBoost:

算法思想就是不断地添加树,不断地进行特征分裂来生长一棵树,每次添加一个树,其实是学习一个新函数,去拟合上次预测的残差。当我们训练完成得到k棵树,我们要预测一个样本的分数,其实就是根据这个样本的特征,在每棵树中会落到对应的一个叶子节点,每个叶子节点就对应一个分数,最后只需要将每棵树对应的分数加起来就是该样本的预测值。

图:xgb111

注:w_q(x)为叶子节点q的分数,f(x)为其中一棵回归树。

如下图例子,训练出了2棵决策树,小孩的预测分数就是两棵树中小孩所落到的结点的分数相加。爷爷的预测分数同理。

图:xgb2

2,GBDT与XGB区别:

  1. 传统GBDT以CART作为基分类器,xgboost还支持线性分类器(gblinear),这个时候xgboost相当于带L1和L2正则化项的逻辑斯蒂回归(分类问题)或者线性回归(回归问题)

  2. 传统GBDT在优化时只用到一阶导数信息,xgboost则对代价函数进行了二阶泰勒展开,同时用到了一阶和二阶导数。顺便提一下,xgboost工具支持自定义代价函数,只要函数可一阶和二阶求导

  3. xgboost在代价函数里加入了正则项,用于控制模型的复杂度。正则项里包含了树的叶子节点个数、每个叶子节点上输出的score的L2模的平方和。从Bias-variance tradeoff角度来讲,正则项降低了模型的variance,使学习出来的模型更加简单,防止过拟合,这也是xgboost优于传统GBDT的一个特性

  4. Shrinkage(缩减),相当于学习速率(xgboost中的eta)。xgboost在进行完一次迭代后,会将叶子节点的权重乘上该系数,主要是为了削弱每棵树的影响,让后面有更大的学习空间。实际应用中,一般把eta设置得小一点,然后迭代次数设置得大一点。(补充:传统GBDT的实现也有学习速率)

  5. 列抽样(column subsampling)。xgboost借鉴了随机森林的做法,支持列抽样,不仅能降低过拟合,还能减少计算,这也是xgboost异于传统gbdt的一个特性

  6. 对缺失值的处理。对于特征的值有缺失的样本,xgboost可以自动学习出它的分裂方向。

  7. xgboost工具支持并行。boosting不是一种串行的结构吗?怎么并行的?注意xgboost的并行不是tree粒度的并行,xgboost也是一次迭代完才能进行下一次迭代的(第t次迭代的代价函数里包含了前面t-1次迭代的预测值)。xgboost的并行是在特征粒度上的。我们知道,决策树的学习最耗时的一个步骤就是对特征的值进行排序(因为要确定最佳分割点),xgboost在训练之前,预先对数据进行了排序,然后保存为block结构,后面的迭代中重复地使用这个结构,大大减小计算量。这个block结构也使得并行成为了可能,在进行节点的分裂时,需要计算每个特征的增益,最终选增益最大的那个特征去做分裂,那么各个特征的增益计算就可以开多线程进行。

  8. 可并行的近似直方图算法。树节点在进行分裂时,我们需要计算每个特征的每个分割点对应的增益,即用贪心法枚举所有可能的分割点。当数据无法一次载入内存或者在分布式情况下,贪心算法效率就会变得很低,所以xgboost还提出了一种可并行的近似直方图算法,用于高效地生成候选的分割点。大致的思想是根据百分位法列举几个可能成为分割点的候选者,然后从候选者中根据上面求分割点的公式计算找出最佳的分割点.

  9. 在XGBoost里,对于稀疏性的离散特征,在寻找split point的时候,不会对该特征为missing的样本进行遍历统计,只对该列特征值为non-missing的样本上对应的特征值进行遍历,通过这个工程trick来减少了为稀疏离散特征寻找split point的时间开销。在逻辑实现上,为了保证完备性,会分别处理将missing该特征值的样本分配到左叶子结点和右叶子结点的两种情形。

3,sklearn参数

XGBClassifier参数:

learning_rate = 0.1, #学习率

n_estimators=100, #分多少棵树

max_depth=5, #树最大深度

min_child_weight=1,#最小权重系数

gamma=0,#惩罚系数(力度)

lambda,#正则化

alpha,#正则化

subsample=0.8,#随机选80%个样本,不想随机就指定1

colsample_bytree = 0.8 #随机选特征

objective

= ‘binary:logistic’#损失函数loss
function,求这个函数的一阶二阶导

scale_pos_weight = 1 #要不要指定一个均衡的树

seed=7 #随机种子,每次复现都是一样的

reference:

https://nbviewer.jupyter.org/github/huanwn111/test/blob/master/whale06_gj_day3.ipynb

https://www.cnblogs.com/notwice/p/8546436.html

https://www.cnblogs.com/Sugar-Chl/p/10168838.html

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/qq_41698853/article/details/89197634
xgb
今日推荐