机器学习:什么是随机森林

发布日期:2024-04-10

一 、简介

随机森林是利用多棵树对样本进行训练并预测的一种分类器。

随机选择特征数目,随机选择训练数据,对同一个预测数据取出现次数最多的预测标签为最终预测标签。

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随机森林实际上是一种特殊的bagging方法,它将决策树用作bagging中的模型。首先,用bootstrap方法生成m个训练集,然后,对于每个训练集,构造一颗决策树,在节点找特征进行分裂的时候,并不是对所有特征找到能使得指标(如信息增益)最大的,而是在特征中随机抽取一部分特征,在抽到的特征中间找到最优解,应用于节点,进行分裂。随机森林的方法由于有了bagging,也就是集成的思想在,实际上相当于对于样本和特征都进行了采样(如果把训练数据看成矩阵,就像实际中常见的那样,那么就是一个行和列都进行采样的过程),所以可以避免过拟合。


prediction阶段的方法就是bagging的策略,分类投票,回归均值。


二、算法

用N来表示训练用例(样本)的个数,M表示特征数目。

输入特征数目m,用于确定决策树上一个节点的决策结果;其中m应远小于M。

从N个训练用例(样本)中以有放回抽样的方式,取样N次,形成一个训练集(即bootstrap取样),并用未抽到的用例(样本)作预测,评估其误差。

对于每一个节点,随机选择m个特征,决策树上每个节点的决定都是基于这些特征确定的。根据这m个特征,计算其最佳的分裂方式。

每棵树都会完整成长而不会剪枝,这有可能在建完一棵正常树状分类器后会被采用)。


三、优点

1)对于很多种资料,它可以产生高准确度的分类器;


2)它可以处理大量的输入变数;


3)它可以在决定类别时,评估变数的重要性;


4)在建造森林时,它可以在内部对于一般化后的误差产生不偏差的估计;


5)它包含一个好方法可以估计遗失的资料,并且,如果有很大一部分的资料遗失,仍可以维持准确度;


6)它提供一个实验方法,可以去侦测variable interactions;


7)对于不平衡的分类资料集来说,它可以平衡误差;


8)它计算各例中的亲近度,对于数据挖掘、侦测离群点(outlier)和将资料视觉化非常有用;


9)使用上述。它可被延伸应用在未标记的资料上,这类资料通常是使用非监督式聚类。也可侦测偏离者和观看资料;


10)学习过程是很快速的。

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