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使用extre tree和random forest做特征选择代码

时间: 2024-05-10 08:20:38 浏览: 128
以下是使用Extra Trees和Random Forest进行特征选择的Python示例代码。假设我们有一个包含特征和目标变量的数据集,并且我们要选择最重要的特征。 ```python import numpy as np import pandas as pd from sklearn.ensemble import ExtraTreesClassifier, RandomForestClassifier # 读取数据集 data = pd.read_csv('dataset.csv') X = data.drop(columns=['target']) y = data['target'] # 创建Extra Trees分类器并拟合数据 et_clf = ExtraTreesClassifier() et_clf.fit(X, y) # 创建Random Forest分类器并拟合数据 rf_clf = RandomForestClassifier() rf_clf.fit(X, y) # 输出每个特征的重要性得分 print('Extra Trees feature importance scores:') print(et_clf.feature_importances_) print('Random Forest feature importance scores:') print(rf_clf.feature_importances_) # 选择最重要的特征 et_indices = np.argsort(et_clf.feature_importances_)[::-1] rf_indices = np.argsort(rf_clf.feature_importances_)[::-1] num_features = 10 # 选择前10个特征 et_selected_indices = et_indices[:num_features] rf_selected_indices = rf_indices[:num_features] et_selected_features = X.columns[et_selected_indices] rf_selected_features = X.columns[rf_selected_indices] print('Selected features using Extra Trees:', et_selected_features) print('Selected features using Random Forest:', rf_selected_features) ``` 上述代码将数据集加载到Pandas DataFrame中,然后使用`ExtraTreesClassifier`和`RandomForestClassifier`拟合数据,并输出每个特征的重要性得分。然后,我们选择最重要的前10个特征,并输出它们的名称。
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import pandas as pd import numpy as np from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.impute import SimpleImputer from sklearn.preprocessing import StandardScaler from sklearn.metrics import roc_auc_score, f1_score, accuracy_score, roc_curve, confusion_matrix, auc # 新增 auc 导入 from sklearn.ensemble import AdaBoostClassifier, RandomForestClassifier, ExtraTreesClassifier, \ GradientBoostingClassifier from sklearn.neural_network import MLPClassifier from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier from sklearn.linear_model import LogisticRegression from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier from sklearn.svm import SVC from sklearn.naive_bayes import GaussianNB from sklearn.discriminant_analysis import LinearDiscriminantAnalysis as LDA from sklearn.neural_network import MLPClassifier import xgboost as xgb import lightgbm as lgb import joblib import os import time import matplotlib.pyplot as plt # 导入绘图库 from sklearn.calibration import calibration_curve # 后续代码保持不变 # 添加运行时间统计 start_time = time.time() # 创建结果目录 results_dir = "results_step1" os.makedirs(results_dir, exist_ok=True) # 数据路径检查 data_path = "D:/桌面/mimic_knn.csv" if not os.path.exists(data_path): raise FileNotFoundError(f"{data_path} does not exist") your_data = pd.read_csv(data_path) # 限制数据集为 aki = 0 #your_data = your_data[your_data['aki_stage_smoothed'] == 0] # 限制数据集为 aki > 0 your_data = your_data[your_data['aki_stage'] > 0] #your_data = your_data[(your_data['aki_stage'] > 0) & (your_data['crrt'] == 1)] features = ['creatinine_max','lactate_max','aki_stage','sofa', 'spo2_min','urineoutput','rdw_max'] #target = "died_in_icu" target = "crrt" X = your_data[features] y = your_data[target] # 划分数据集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=42) # 修正:正确的标准化流程(避免数据泄露) scaler = StandardScaler() X_train = scaler.fit_transform(X_train) X_test = scaler.transform(X_test) # 统计训练集和测试集中应用了 CRRT 的数量 train_crrt_count = np.sum(y_train == 1) test_crrt_count = np.sum(y_test == 1) # 输出训练集和测试集的形状及 CRRT 统计信息 print(f"Training data shape: X_train: {X_train.shape}, y_train: {y_train.shape}") print(f"Number of patients with crrt in training set: {train_crrt_count}") print(f"Testing data shape: X_test: {X_test.shape}, y_test: {y_test.shape}") print(f"Number of patients with crrt in testing set: {test_crrt_count}") # 定义模型 models = { "AdaBoost": AdaBoostClassifier(algorithm='SAMME', random_state=42), "ANN": MLPClassifier(random_state=42, max_iter=300), "Decision Tree": DecisionTreeClassifier(random_state=42), #"Extra Trees": ExtraTreesClassifier(random_state=42), "Gradient Boosting": GradientBoostingClassifier(random_state=42), "KNN": KNeighborsClassifier(), "LightGBM": lgb.LGBMClassifier(random_state=42, verbosity=-1), "Logistic Regression": LogisticRegression(random_state=42, max_iter=10000), "Random Forest": RandomForestClassifier(random_state=42), "SVM": SVC(probability=True, random_state=42), "XGBoost": xgb.XGBClassifier(random_state=42), "Naive Bayes": GaussianNB(), "LDA": LDA() } # 训练模型并保存性能评估 model_performance = {} roc_data = [] # 用于存储每个模型的ROC曲线数据和AUC值 plt.figure(figsize=(12, 8)) for name, model in models.items(): try: model.fit(X_train, y_train) y_pred = model.predict(X_test) y_proba = model.predict_proba(X_test)[:, 1] # 计算各项指标 roc_auc = roc_auc_score(y_test, y_proba) f1 = f1_score(y_test, y_pred) accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred) # 计算混淆矩阵并提取TP, FP, TN, FN tn, fp, fn, tp = confusion_matrix(y_test, y_pred).ravel() sensitivity = tp / (tp + fn) # 敏感性 (召回率) specificity = tn / (tn + fp) # 特异性 ppv = tp / (tp + fp) # 阳性预测值 npv = tn / (tn + fn) # 阴性预测值 from sklearn.utils import resample # 使用自助法计算AUC的95%置信区间 n_bootstraps = 1000 rng_seed = 42 # 可复现结果 bootstrapped_scores = [] for i in range(n_bootstraps): indices = resample(np.arange(len(y_test)), replace=True, random_state=rng_seed + i) y_test_bootstrap = y_test.iloc[indices] y_proba_bootstrap = y_proba[indices] auc_bootstrap = roc_auc_score(y_test_bootstrap, y_proba_bootstrap) bootstrapped_scores.append(auc_bootstrap) lower_ci, upper_ci = np.percentile(bootstrapped_scores, [2.5, 97.5]) # 存储性能指标 model_performance[name] = { "ROC AUC": round(roc_auc, 4), "95% CI Lower": round(lower_ci, 4), "95% CI Upper": round(upper_ci, 4), "F1 Score": round(f1, 4), "Accuracy": round(accuracy, 4), "Sensitivity": round(sensitivity, 4), "Specificity": round(specificity, 4), "PPV": round(ppv, 4), "NPV": round(npv, 4) } joblib.dump(model, os.path.join(results_dir, f'{name.replace(" ", "_")}_model.pkl')) print(f"{name} Model ROC AUC: {roc_auc:.4f} (95% CI: {lower_ci:.4f} - {upper_ci:.4f}), " f"F1 Score: {f1:.4f}, Accuracy: {accuracy:.4f}, " f"Sensitivity: {sensitivity:.4f}, Specificity: {specificity:.4f}, " f"PPV: {ppv:.4f}, NPV: {npv:.4f}") # 或打印前5条结果(可选) # print(f"\n{name} 前5条预测概率:") # print(y_proba[:5]) # 计算 ROC 曲线数据 fpr, tpr, _ = roc_curve(y_test, y_proba) roc_data.append((name, fpr, tpr, roc_auc)) # 绘制 ROC 曲线,添加 AUC 值到图例中 plt.plot(fpr, tpr, linestyle='-', label=f'{name} (AUC = {roc_auc:.4f})') except Exception as e: print(f"Error training {name}: {e}") # 按照AUC值从大到小排序 roc_data.sort(key=lambda x: x[3], reverse=True) # 只取前6名的模型数据------------------------------------------------------------------------------------- top_6_roc_data = roc_data[:12] # 创建ROC图 plt.figure(figsize=(12, 8)) for name, fpr, tpr, roc_auc in top_6_roc_data: # 绘制 ROC 曲线,添加 AUC 值到图例中 plt.plot(fpr, tpr, linestyle='-', label=f'{name} (AUC = {roc_auc:.4f})') # 绘制 ROC 曲线图 plt.xlabel('False Positive Rate') plt.ylabel('True Positive Rate') plt.title('ROC Curve Comparison of Different Models') plt.legend(loc='best') plt.grid(True) plt.tight_layout() # 保存 ROC 曲线图到文件 plt.savefig(os.path.join(results_dir, 'roc_curve_comparison.png')) plt.close() # 将性能数据保存到文件 performance_df = pd.DataFrame(model_performance).T performance_df.to_csv(os.path.join(results_dir, 'model_performance.csv')) # 筛选最佳 5 个算法 sorted_performance = sorted(model_performance.items(), key=lambda x: x[1]["ROC AUC"], reverse=True) best_five_models = [model[0] for model in sorted_performance[:5]] best_five_performance = {model[0]: model[1] for model in sorted_performance[:5]} # 保存最佳 5 个算法的名称和性能到文件 best_five_df = pd.DataFrame(best_five_performance).T best_five_df.to_csv(os.path.join(results_dir, 'best_five_models_performance.csv')) joblib.dump(model_performance, os.path.join(results_dir, 'model_performance.pkl')) np.savez(os.path.join(results_dir, 'preprocessed_data.npz'), X_train=X_train, X_test=X_test, y_train=y_train, y_test=y_test, features=features) # 打印总运行时间 end_time = time.time() print(f"Total Time: {end_time - start_time:.2f} seconds") # 修正的DCA曲线 def decision_curve_analysis(y_true, y_pred_proba, thresholds): net_benefits = [] n = len(y_true) for threshold in thresholds: y_pred = (y_pred_proba >= threshold).astype(int) tn, fp, fn, tp = confusion_matrix(y_true, y_pred).ravel() # 修正的净效益公式 net_benefit = (tp / n) - (fp / n) * (threshold / (1 - threshold)) net_benefits.append(net_benefit) return net_benefits dca_results = {} thresholds = np.linspace(0.01, 0.99, 99) plt.figure(figsize=(12, 8)) # 基准线 prevalence = np.mean(y_test) net_benefit_all = [prevalence - (prevalence * 0) - (1 - prevalence) * (t / (1 - t)) * 0 for t in thresholds] net_benefit_none = [0] * len(thresholds) plt.plot(thresholds, net_benefit_all, label='Treat all', linestyle='--', color='black') plt.plot(thresholds, net_benefit_none, label='Treat none', linestyle='--', color='gray') # 模型DCA曲线 for name, model in models.items(): y_proba = model.predict_proba(X_test)[:, 1] net_benefits = decision_curve_analysis(y_test, y_proba, thresholds) max_nb = max(net_benefits) best_threshold = thresholds[np.argmax(net_benefits)] avg_nb = np.mean(net_benefits) dca_results[name] = { 'max_net_benefit': round(max_nb, 4), 'best_threshold': round(best_threshold, 4), 'average_net_benefit': round(avg_nb, 4) } plt.plot(thresholds, net_benefits, label=f'{name} (Max: {max_nb:.4f})') # 保存DCA结果 dca_df = pd.DataFrame(dca_results).T dca_df.to_csv(os.path.join(results_dir, 'dca_performance.csv')) plt.xlabel('Threshold probability') plt.ylabel('Net benefit') plt.title('Decision Curve Analysis (Corrected)') plt.legend(loc='best') plt.grid(True) plt.tight_layout() plt.savefig(os.path.join(results_dir, 'decision_curve_analysis_corrected.png')) plt.close() # 修正的CIC曲线(临床影响曲线) plt.figure(figsize=(12, 8)) for name in best_five_models: # 只展示前5名模型 model = models[name] y_proba = model.predict_proba(X_test)[:, 1] # 按预测概率降序排序 sorted_indices = np.argsort(y_proba)[::-1] sorted_y_test = y_test.iloc[sorted_indices].values # 计算累积TP和FP cum_tp = np.cumsum(sorted_y_test) cum_fp = np.cumsum(1 - sorted_y_test) # 绘制曲线 plt.plot(np.arange(len(y_test)), cum_tp, label=f'{name} - True Positives') plt.plot(np.arange(len(y_test)), cum_fp, label=f'{name} - False Positives', linestyle='--') plt.xlabel('Number of patients classified as positive') plt.ylabel('Cumulative count') plt.title('Clinical Impact Curve (CIC)') plt.legend() plt.grid(True) plt.tight_layout() plt.savefig(os.path.join(results_dir, 'clinical_impact_curve.png')) plt.close() # 校准曲线(移除AUC计算) plt.figure(figsize=(12, 8)) for name, model in models.items(): y_proba = model.predict_proba(X_test)[:, 1] fraction_of_positives, mean_predicted_value = calibration_curve(y_test, y_proba, n_bins=10) plt.plot(mean_predicted_value, fraction_of_positives, 's-', label=name) plt.plot([0, 1], [0, 1], 'k:', label='Perfect calibration') plt.xlabel('Mean predicted value') plt.ylabel('Fraction of positives') plt.title('Calibration Curve') plt.legend(loc='best') plt.grid(True) plt.tight_layout() plt.savefig(os.path.join(results_dir, 'calibration_curve.png')) plt.close() 这个代码中的features = ['creatinine_max','lactate_max','aki_stage','sofa', 'spo2_min','urineoutput','rdw_max'] 更换为features = [#"age", "gender", "height", "weight", "bmi", "sofa","aki_stage", #"nequivalent_max", # "sapsii", "sirs", # "lods", "bun_max","pt_max", "sbp_min", "dbp_min",#特征共线性 "heart_rate_max", "mbp_min", "resp_rate_max", "spo2_min","temperature_min", # "ph_min", "ph_max", "po2_min", "pco2_max", # "rbc_min", "mcv_min", "rdw_max", "mchc_min", "wbc_max", "platelets_min", 'ph_min', 'ph_max', 'lactate_max', 'po2_min', 'pco2_max', 'baseexcess_min', 'pao2fio2ratio_min', 'rbc_min', 'mcv_min', 'rdw_max', 'mchc_min', 'wbc_max', 'platelets_min', 'hemoglobin_min',#'hematocrit_min', "creatinine_max", "potassium_max", "sodium_max", # "inr_max", "ptt_max", "urineoutput"]时为什么对模型的性能没有影响?

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