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Boosting 算法简介
Boosting算法,我理解的就是两个思想:
1)“三个臭皮匠顶个诸葛亮”,一堆弱分类器的组合就可以成为一个强分类器;
2)“知错能改,善莫大焉”,不断地在错误中学习,迭代来降低犯错概率
当然,要理解好Boosting的思想,首先还是从弱学习算法和强学习算法来引入:
1)强学习算法:存在一个多项式时间的学习算法以识别一组概念,且识别的正确率很高;
2)弱学习算法:识别一组概念的正确率仅比随机猜测略好;
Kearns & Valiant证明了弱学习算法与强学习算法的等价问题,如果两者等价,只需找到一个比随机猜测略好的学习算法,就可以将其提升为强学习算法。
那么是怎么实现“知错就改”的呢?
Boosting算法,通过一系列的迭代来优化分类结果,每迭代一次引入一个弱分类器,来克服现在已经存在的弱分类器组合的shortcomings
在Adaboost算法中,这个shortcomings的表征就是权值高的样本点
而在Gradient Boosting算法中,这个shortcomings的表征就是梯度
无论是Adaboost还是Gradient Boosting,都是通过这个shortcomings来告诉学习器怎么去提升模型,也就是“Boosting”这个名字的由来吧
Adaboost算法
Adaboost是由Freund 和 Schapire在1997年提出的,在整个训练集上维护一个分布权值向量W,用赋予权重的训练集通过弱分类算法产生分类假设(基学习器)y(x),然后计算错误率,用得到的错误率去更新分布权值向量w,对错误分类的样本分配更大的权值,正确分类的样本赋予更小的权值。每次更新后用相同的弱分类算法产生新的分类假设,这些分类假设的序列构成多分类器。对这些多分类器用加权的方法进行联合,最后得到决策结果。
其结构如下图所示:
前一个学习器改变权重w,然后再经过下一个学习器,最终所有的学习器共同组成最后的学习器。
如果一个样本在前一个学习器中被误分,那么它所对应的权重会被加重,相应地,被正确分类的样本的权重会降低。
这里主要涉及到两个权重的计算问题:
1)样本的权值
1> 没有先验知识的情况下,初始的分布应为等概分布,样本数目为n,权值为1/n
2> 每一次的迭代更新权值,提高分错样本的权重
2)弱学习器的权值
1> 最后的强学习器是通过多个基学习器通过权值组合得到的。
2> 通过权值体现不同基学习器的影响,正确率高的基学习器权重高。实际上是分类误差的一个函数
Gradient Boosting
和Adaboost不同,Gradient Boosting 在迭代的时候选择梯度下降的方向来保证最后的结果最好。
损失函数用来描述模型的“靠谱”程度,假设模型没有过拟合,损失函数越大,模型的错误率越高
如果我们的模型能够让损失函数持续的下降,则说明我们的模型在不停的改进,而最好的方式就是让损失函数在其梯度方向上下降。
下面这个流程图是Gradient Boosting的经典图了,数学推导并不复杂,只要理解了Boosting的思想,不难看懂
这里是直接对模型
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