本页面包含决策森林术语表。如需了解所有术语表,请点击此处。
A
属性抽样
一种训练决策森林的策略,在学习条件时,每个决策树只会考虑可能的特征的随机子集。通常,系统会对每个节点采样不同的特征子集。相反,在训练决策树而不进行特性采样时,系统会考虑每个节点的所有可能特征。
轴对齐条件
在决策树中,这是一种仅涉及单个特征的条件。例如,如果面积是地图项,则以下为轴对齐条件:
area > 200
与倾斜条件相对。
B
行李
用于训练集成的方法,其中每个组成模型使用训练样本的随机子集进行替换(采样)训练。例如,随机森林是使用训练的决策树的集合。
术语 bagging 是 bootstrap agg 记录的简称。
二进制条件
在决策树中,一个只有两种可能结果(通常是 yes 或 no)的条件。例如,以下是二进制条件:
temperature >= 100
与非二元条件相对。
C
condition
在决策树中,任何评估表达式的节点。例如,决策树的以下部分包含两个条件:
条件也称为拆分或测试。
使用叶设置对比度条件。
另请参阅:
D
决策森林
基于多个决策树创建的模型。决策森林通过汇总其决策树的预测结果来进行预测。常用的决策森林类型包括随机森林和梯度提升树。
决策树
一种监督式学习模型,包含一组分层条件和叶。例如,下面是一个决策树:
E
熵
在信息理论中,描述了概率分布的不可预测性。或者,熵也可以定义为每个示例包含的信息量。当某个随机变量的所有值都相等的可能性时,分布的可能具有最高的熵。
包含两个可能的值“0”和“1”的集合的熵(例如,二元分类问题中的标签)采用以下公式:
H = -p 日志 p - q 日志 q = -p 日志 p - (1-p) * 日志 (1-p)
其中:
- H 是熵。
- p 是“1”样本的比例。
- q 是“0”样本的分数。请注意,q = (1 - p)
- log 通常是 log2。在这种情况下,熵单位有点少。
例如,假设情况如下:
- 100 个示例包含值“1”
- 300 个示例包含值“0”
因此,熵值是:
- p = 0.25
- q = 0.75
- H = (-0.25)log2(0.25) - (0.75)log2(0.75) = 0.81 位/样本
完全平衡的集合(例如,200“0”和 200“1”)的样本为每个熵 1.0 位。随着集的不平衡越来越多,其熵也会逐渐接近 0.0。
在决策树中,熵有助于计算信息增益,帮助拆分器在分类决策树的增长过程中选择条件。
将熵与:
熵通常称为 Shannon 的熵。
F
特征重要性
与变量重要性的含义相同。
G
基尼尔杂质
类似于熵的指标。分离器使用源自基尼杂质或熵的值来组合用于分类决策树的条件。信息增益来自熵。对于基于吉尼尔杂质提供的指标,没有公认的等效术语;但是,这个未命名的指标与信息增益一样重要。
基尼尔杂质也称为基尼尼指数,简称为“gini”。
渐变增强
一种训练算法,训练弱模型以迭代方式改进强模型的质量(降低损失)。例如,弱模型可以是线性或小型决策树模型。强模型会成为之前训练的所有弱模型的总和。
以最简单的梯度提升形式,在每次迭代时训练一个弱模型,以预测强模型的损失梯度。然后,通过减去预测梯度来更新强模型的输出,类似于梯度下降法。
其中:
- $F_{0}$ 是初始强效模型。
- $F_{i+1}$ 是下一个非常不错的模型。
- $F_{i}$ 是目前的强模型。
- $\xi$ 介于 0.0 和 1.0 之间,称为收缩,类似于梯度下降法的学习速率。
- $f_{i}$ 是用于训练预测 $F_{i}$ 损失梯度的弱模型。
梯度提升的现代变体还在其计算中加入了损失的二阶导数(海森矩阵)。
决策树通常用作梯度提升中的弱模型。请参阅梯度提升(决策)树。
梯度提升(决策)树 (GBT)
一种决策森林,其中:
I
推断路径
在决策树中,在推断期间,特定示例从根到其他条件(以叶终止)。例如,在以下决策树中,较粗的箭头显示具有以下特征值的示例的推断路径:
- x = 7
- y = 12
- z = -3
下图中的推理路径在到达叶子 (Zeta
) 之前经过三个条件。
三个粗箭头显示推断路径。
信息增益
在决策森林中,节点的熵与其子节点的熵的加权(按样本数)总和之差。节点的熵是该节点内样本的熵。
例如,请考虑以下熵值:
- 父节点的熵 = 0.6
- 一个子节点的熵,有 16 个相关示例 = 0.2
- 包含 24 个相关示例的另一个子节点的熵 = 0.1
因此,40% 的样本位于一个子节点中,60% 位于另一个子节点中。因此:
- 子节点的加权熵总和 = (0.4 * 0.2) + (0.6 * 0.1) = 0.14
因此,信息增益为:
- 信息增益 = 父节点的熵 - 子节点的加权熵总和
- 信息增益 = 0.6 - 0.14 = 0.46
内嵌式条件
在决策树中,用于测试是否存在一组项中一项内容的条件。例如,以下为内嵌式条件:
house-style in [tudor, colonial, cape]
在推断期间,如果房屋样式的特征的值为 tudor
、colonial
或 cape
,则该条件的评估结果为“是”。如果房屋样式特征的值是其他内容(例如 ranch
),则此条件的评估结果为“否”。
相较于测试独热编码特征的条件,内嵌条件通常可生成更高效的决策树。
L
叶子
决策树中的任意端点。与条件不同,叶不会执行测试。相反,叶子就是一个可能的预测。叶也是推断路径的终端节点。
例如,以下决策树包含三个叶项:
否
节点(决策树)
非二元性别疾病
一种条件,其中包含两种可能的结果。 例如,以下非二元条件包含三种可能的结果:
O
倾斜条件
决策树,一种涉及多个特征的条件。例如,如果高度和宽度都是这两个特征,那么以下为倾斜条件:
height > width
与轴对齐条件相对。
包装外评估(OOB 评估)
用于评估决策树质量的一种机制,是对照该决策树的训练过程中使用的示例,测试每个决策树。例如,请注意,在下图中,系统会在大约三分之二的样本上训练每个决策树,然后根据其余三分之一的样本进行评估。
套外评估是计算效率较高且较为保守的交叉验证机制的近似值。在交叉验证中,每轮交叉验证会训练一个模型(例如,10 个模型在 10 倍交叉验证中训练)。借助 OOB 评估,系统会训练单个模型。由于打包会在训练期间保留每个树的部分数据,因此 OOB 评估可以使用这些数据来近似进行交叉验证。
P
排列变量重要性
一种变量重要性,用于评估在改变特征值后模型的预测误差的增加情况。排列变量重要性与模型无关。
R
随机森林
一种决策树的集成,其中每个决策树都使用特定的随机噪声(例如打包)进行训练。
随机森林是一种决策森林。
根级
某个决策树中的起始节点(第一个条件)。按照惯例,图表会将根放在决策树的顶部。例如:
S
采样替换
从一组候选项中选择项的方法,在这些项中可以多次选择同一项。“替换”一词表示在每次选择后,所选内容都会返回到候选项目池中。反选方法在不替换的情况下采样表示候选项目只能被选择一次。
例如,请考虑以下水果集:
fruit = {kiwi, apple, pear, fig, cherry, lime, mango}
假设系统随机选择 fig
作为第一项。如果将采样与替换搭配使用,系统会从以下集合中选择第二项:
fruit = {kiwi, apple, pear, fig, cherry, lime, mango}
是的,这与之前的设置相同,因此系统可能会再次选择 fig
。
如果采用采样而非替换,一旦选择样本,就无法再重新选择。例如,如果系统随机选择 fig
作为第一个样本,则无法再次选择 fig
。因此,系统会从以下(缩减的)集合中选择第二个样本:
fruit = {kiwi, apple, pear, cherry, lime, mango}
收缩
控制过拟合的梯度提升功能中的一个超参数。梯度增强中的收缩类似于梯度下降法中的学习速率。收缩是 0.0 到 1.0 之间的小数值。与较大的收缩值相比,较小的收缩值会减少过拟合。
拆分
分离器
在训练决策树时,负责在每个节点处查找最佳条件的例程(和算法)。
T
test
阈值(适用于决策树)
在轴对齐条件中,与特征进行比较的值。例如,在以下条件中,阈值为 75:
grade >= 75
V
可变重要性
一组得分,表示每个特征对模型的相对重要性。
例如,考虑一个估算房价的决策树。假设此决策树使用三个特征:大小、年龄和样式。如果针对这三个特征的一组重要性计算为 {size=5.8, age=2.5, style=4.7},则大小对决策树的重要性高于年龄或样式。
存在不同的可变性重要指标,它们可以告知机器学习专家模型的不同方面。
W
观众的智慧
平均而言,“一群人”的意见或估算值通常能够带来意想不到的好结果。例如,假设有一款游戏,玩家可以猜到装在一个大罐子里的软糖数量。虽然大多数猜测都不准确,但根据经验,所有猜测的平均值都令人惊讶地接近 jar 中的实际软糖数量。
Ensembles 是模拟群体智慧的软件。即使各个模型做出的预测极为不准确,平均许多模型的预测通常也会带来令人惊讶的良好预测结果。例如,虽然单个决策树的预测效果可能较差,但决策森林通常可以做出非常好的预测。