机器学习_10、集成学习-随机森林

随机森林算法

随机森林(Random Forest)是一种集成学习方法,特别用于分类、回归和其他任务,它通过构建多个决策树(Decision Trees)在训练时进行预测,并采用平均或多数投票的方式来提高整体模型的准确性和鲁棒性。随机森林是由Leo Breiman和Adele Cutler提出的,它结合了Bagging(Bootstrap Aggregating)的思想和随机特征选择来构建决策树的集合。

工作原理

随机森林的工作过程可以概括为以下几个步骤:

  1. 自助采样(Bootstrap sampling):从原始数据集中使用有放回的抽样方式随机选择N个样本,形成一个训练集。这个过程重复进行多次,每次生成的训练集都用来构建一个新的决策树。

  2. 随机选择特征:在构建决策树的每个分裂节点时,不是查看所有特征来选择最佳分裂特征,而是随机选择一部分特征候选集,并从中选择最佳分裂特征。这一步增加了模型的随机性,有助于提高模型的泛化能力。

  3. 构建决策树:对于每个训练集,构建一个决策树。决策树在训练过程中不进行剪枝,允许它们尽可能地生长到最大深度。

  4. 汇总结果:

    • 对于分类任务,随机森林通过多数投票的方式确定最终的类别输出。
    • 对于回归任务,随机森林将所有决策树的预测结果取平均值作为最终的预测输出。

特点和优势

  • 准确性高:通过集成多个决策树,随机森林通常能够达到很高的准确率,并且相比单个决策树,它更不容易过拟合。
  • 鲁棒性强:随机森林能够处理大量数据集,即使数据具有高维特征并且存在少量的缺失数据也能很好地工作。
  • 变量重要性评估:随机森林能够提供关于特征重要性的估计,这对于理解数据集中哪些特征对预测变量贡献最大非常有用。
  • 适用范围广:随机森林可以用于分类和回归任务,也被用于异常点检测等其他机器学习任务中。

应用场景

随机森林因其出色的准确性、鲁棒性和易用性,在各种领域得到了广泛的应用,包括但不限于:

  • 医疗诊断

  • 金融风险评估

  • 股票市场分析

  • 客户行为预测

  • 图像分类和识别

  • 生物信息学和基因分类

    #coding=utf-8
    #RandomForestClassifier.py
    import numpy as np
    import pandas as pd
    from sklearn.model_selection import train_test_split
    from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier

    加载数据

    filename="./glass.data"
    glass_data = pd.read_csv(filename,index_col=0,header=None)

    先从DataFrame中取出数组值(.value),只是为了方便后面显示

    X,y = glass_data.iloc[:,:-1].values, glass_data.iloc[:,-1].values
    #X,y = glass_data.iloc[:,:-1], glass_data.iloc[:,-1]

    划分训练集与测试集

    X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(
    X, y, shuffle=True, stratify=y, random_state=1)

    建立模型

    rfc = RandomForestClassifier(max_depth=4,bootstrap=True,
    random_state=0)
    rfc.fit(X_train, y_train)
    print("训练集准确率:",rfc.score(X_train,y_train))
    print("测试集准确率:",rfc.score(X_test,y_test))
    print("测试集前2个样本的预测分类标签:",rfc.predict(X_test[:2]))
    print("测试集前2个样本的真实分类标签:",y_test[:2])
    print("测试集前2个样本所属标签概率的预测值:\n",
    rfc.predict_proba(X_test[:2]),sep="")

相关推荐
云和数据.ChenGuang4 小时前
LangGraph 异步 Node 的设计与写法实践
开发语言·人工智能·python·机器学习·php
天诰5 小时前
SA-K-11 检索会消失吗与四个未解问题
java·服务器·人工智能·python·机器学习·ai编程
龙腾AI白云5 小时前
仿真到现实(Sim-to-Real)迁移:跨越仿真与现实鸿沟
数据库·机器学习·plotly·知识图谱·tornado
武天旭8 小时前
AI安全--AI大模型的对抗样本攻击与防御解析
人工智能·深度学习·安全·机器学习
在所不辞兄13 小时前
为什么神经网络在训练集损失已接近零后继续训练,测试性能仍可能继续提升,而不是单纯地越来越过拟合?
人工智能·深度学习·神经网络·机器学习·智能仿真
Rocky Ding*15 小时前
深入浅出IDM-VTON论文精读:虚拟试衣怎样同时保住服装语义与局部细节
论文阅读·人工智能·深度学习·机器学习·aigc·ai-native·idm-vton
weixin_4684668516 小时前
视觉Transformer的“第二次革命”:ViT³如何用测试时训练重构注意力范式
人工智能·深度学习·机器学习·ai·重构·transformer·vit
星云_byto17 小时前
CSS布局
人工智能·机器学习·目标跟踪·1024程序员节
在所不辞兄1 天前
为什么学习率预热(warmup)能显著改善Transformer等大模型的训练稳定性?
人工智能·深度学习·神经网络·机器学习·智能仿真