机器学习实战之AdaBoost算法

前面几章的介绍了几种分类算法，当然各有优缺。如果将这些不同的分类器组合起来，就构成了我们今天要介绍的集成方法或者说元算法。集成方法有多种形式：可以使多种算法的集成，也可以是一种算法在不同设置下的集成，还可以将数据集的不同部分分配不同的分类器，再将这些分类器进行集成。adaBoost分类器就是一种元算法分类器，adaBoost分类器利用同一种基分类器（弱分类器），基于分类器的错误率分配不同的权重参数，最后累加加权的预测结果作为输出。在介绍adaBoost之前，我们首先大致介绍一种基于数据随机重抽样的分类器构建方法，即bagging（bootstrap 【AdaBoost算法详解】 AdaBoost，全称Adaptive Boosting，是一种集成学习的算法，它通过结合多个弱分类器形成一个强分类器。 AdaBoost的核心思想是针对每次迭代中分类错误的样本给予更高的权重，使其在下一轮迭代中被更好地处理，从而逐步提升整体分类效果。 1. **集成方法与AdaBoost** 集成学习是通过组合多个学习算法，提高整体预测性能的方法。AdaBoost属于元算法，它采用相同类型的弱分类器（如决策树桩）并根据它们的性能分配不同的权重。弱分类器通常具有较低的分类能力，但AdaBoost能够通过迭代和权重调整，使这些弱分类器的组合达到强分类器的效果。 2. **Bagging方法** Bagging（Bootstrap Aggregating）是另一种集成方法，通过从原始数据集中抽样生成多个子集，每个子集训练一个分类器。这些分类器的预测结果通过多数投票决定最终分类。与AdaBoost不同的是，Bagging中的分类器权重相等，而AdaBoost中则根据分类器的错误率分配权重。 3. **Boosting方法** Boosting方法，如AdaBoost，更注重于处理弱分类器错分的数据。在每次迭代中，AdaBoost会调整样本权重，使得错误分类的样本在下一轮中被更多地考虑。分类器的权重与它们的错误率成反比，错误率低的分类器在最终结果中的影响力更大。 4. **AdaBoost算法步骤** - **数据准备**：AdaBoost可以处理各种类型的数据，通常使用单层决策树（决策树桩）作为弱分类器。 - **训练**：初始化所有样本权重相等。使用当前权重分布训练弱分类器，计算错误率。 - **权重调整**：根据错误率调整样本权重，错误分类的样本权重增加，正确分类的样本权重减小，总权重和保持不变。 - **决策系数计算**：根据错误率计算分类器的α值，错误率低的分类器α值高。 - **权重向量更新**：更新样本权重，错误分类的样本权重增加，正确分类的样本权重减少。 - **迭代**：重复训练、调整权重和计算α值，直到达到预设的迭代次数或训练误差为零。 5. **单层决策树作为弱分类器** 单层决策树是简单而快速的分类工具，它基于单一特征进行判断。在AdaBoost中，每次迭代都构建这样的决策树，并根据上一轮的权重分布进行训练。 6. **实现AdaBoost** 实现AdaBoost时，首先创建数据集，然后按照AdaBoost的流程进行操作：训练弱分类器，调整权重，计算α值，更新权重向量，重复此过程直到满足停止条件。 AdaBoost通过不断地迭代和优化，可以有效地提升分类性能，尤其在面对不平衡数据集或噪声较大的数据时，表现尤为出色。它在许多实际问题中都有广泛应用，如图像识别、文本分类和异常检测等。