机器学习中的特征选择 ppt课件
机器学习技术的特征选择方法
机器学习技术的特征选择方法机器学习技术已经广泛应用于各个领域，从自然语言处理到图像识别，从金融风险评估到医学诊断。
在机器学习任务中，特征选择是一个关键的步骤，它对模型的性能和计算效率起着至关重要的作用。
特征选择是指从原始数据中选择出最具有代表性和相关性的特征，用于构建预测模型。
本文将介绍几种常用的特征选择方法，并讨论它们的优缺点。
1. 过滤式特征选择方法：过滤式特征选择方法独立于任何具体的机器学习算法，它通过对特征进行评估和排序，选择出最具有区分度和相关性的特征。
常用的过滤式方法包括卡方检验、互信息和相关系数等。
卡方检验基于特征与标签之间的独立性假设，它可以通过计算特征与标签之间的卡方值来衡量特征的重要性。
互信息衡量了特征与标签之间的相互依赖性，它可以捕捉到非线性和复杂关系。
相关系数测量了特征与标签之间的线性相关性。
这些方法可以快速筛选出具有高区分度和相关性的特征，但它们忽略了特征之间的相互关系和重要性。
2. 包裹式特征选择方法：包裹式特征选择方法依赖于具体的机器学习算法，它将特征选择问题转化为一个优化问题，通过搜索最佳的特征子集来最大化或最小化评估指标。
常用的包裹式方法有递归特征消除和遗传算法等。
递归特征消除是一种递归的过程，它通过不断剔除最不重要的特征，直到达到指定的特征数目或达到最佳模型的性能。
遗传算法模拟自然选择和遗传的过程，通过随机生成和变异的方式搜索最佳的特征子集。
包裹式方法能够考虑特征之间的相互关系和重要性，但计算开销较大，对特征数目和算法选择敏感。
3. 嵌入式特征选择方法：嵌入式特征选择方法将特征选择问题与模型训练过程融合在一起，通过正则化等技术，将特征选择和模型优化问题统一起来。
常用的嵌入式方法有Lasso回归和决策树等。
Lasso回归通过加入L1正则化项，使得一部分特征的系数变为0，从而实现特征选择的效果。
决策树通过特征的重要性来选择和排序特征，剪枝过程中可以去掉不重要的特征。
机器学习中的特征选择方法
机器学习中的特征选择方法特征选择是机器学习中的一个重要问题，其目的是从原始数据中选择出最有用的特征，以达到降低数据维度、提高模型精度和降低模型复杂度的目的。
在实际应用中，特征选择是非常重要的，它可以帮助我们避免过拟合、提高模型的可解释性和减少计算量。
因此，在本文中，我们将会介绍几种主要的特征选择方法，并探讨它们的优劣和适用场景。
一、过滤式特征选择方法过滤式特征选择方法是在训练模型之前，对原始数据进行特征选择。
它的主要思想是通过一些评价准则，根据特征与目标数据之间的相关性，选出最具有代表性的特征。
常用的评价准则有卡方检验、互信息和相关系数等。
1. 卡方检验卡方检验是最早和最广泛使用的特征选择方法之一。
它的基本思想是，以特征和目标变量之间的独立性为假设，通过计算特征和目标变量之间的卡方值来衡量它们之间的关联程度。
当卡方值越大，意味着特征和目标变量之间的关联程度越高，特征则越重要。
2. 互信息互信息是一个用于衡量两个概率分布之间相似性的指标。
它的基本思想是，通过计算特征和目标变量之间的互信息来衡量它们之间的联系，当它们的互信息越大，则意味着它们之间的联系更紧密，特征则更重要。
3. 相关系数相关系数是用来度量两个随机变量之间相关关系的一个指标。
常用的相关系数有 Pearson 相关系数、Spearman 相关系数和Kendall 相关系数等。
其中，Pearson 相关系数适合用于度量线性关系，而 Spearman 相关系数和 Kendall 相关系数适合用于度量非线性关系。
过滤式特征选择方法的优势在于，它可以快速、简单地选择出高质量的特征，对于维度较高的数据集，特别是离散型特征，选择过滤式特征选择方法是一个不错的选择。
然而，过滤式特征选择方法存在的一个问题是，它无法考虑特征与模型的交互作用，因此可能导致一些相关性较低但重要的特征被误删。
二、包裹式特征选择方法包裹式特征选择方法是在训练模型过程中，将特征看作是一个搜索空间，在不断尝试不同的特征子集的过程中，选出最佳特征子集。
机器学习的特征选择方法
机器学习的特征选择方法机器学习是一种通过让计算机自动学习并改善算法性能的方法。
在机器学习过程中，特征选择是非常重要的步骤之一。
特征选择旨在选择最具信息量和预测能力的特征，以减少数据维度，并提高机器学习算法的性能和效率。
特征选择的目标是从原始数据中选择一组最相关和最能代表数据特征的子集。
这一步可以排除无关或冗余的特征，避免噪声数据对模型的影响，并提高模型的泛化能力。
以下是几种常用的机器学习特征选择方法：1. 过滤式特征选择方法：过滤式方法独立于任何机器学习算法，通过评估特征与目标变量之间的关系进行特征选择。
常用的过滤式方法包括皮尔逊相关系数和方差阈值等。
皮尔逊相关系数衡量特征与目标变量之间的线性相关性，相关性越高的特征被保留下来。
方差阈值方法则通过筛选方差低于阈值的特征来降低数据维度。
2. 包裹式特征选择方法：包裹式方法将特征选择视为最优化问题，在特征子集上运行机器学习算法，根据算法性能评估选择最优特征子集。
包裹式方法通常时间消耗较大，但往往能选择出对特定机器学习算法性能最有影响力的特征。
常见的包裹式方法有递归特征消除和基于遗传算法的特征选择。
3. 嵌入式特征选择方法：嵌入式方法在机器学习算法的训练过程中自动选择特征。
这些算法能够根据特征的重要性来选择最相关的特征子集。
嵌入式方法将特征选择与模型训练过程合并在一起，节省了额外计算特征选择的时间。
常用的嵌入式方法有L1正则化和决策树模型等。
除了这些常用的特征选择方法，还有一些其他的方法，如主成分分析（PCA）和因子分析（FA）。
PCA通过线性变换将原始特征投影到新的维度上，以捕捉到最大的数据方差。
FA则通过找到最相关的潜在因子来降低数据维度。
在选择特征选择方法时，应根据具体的数据集和问题来确定最适合的方法。
有时候需要尝试不同的特征选择方法，并比较它们对机器学习算法性能的影响。
同时，特征选择也可以与特征提取和降维等方法结合使用，以进一步提高机器学习模型的性能。
机器学习课件ppt
逻辑回归通过将输入变量映射到概率 值来工作，然后使用阈值将概率值转 换为二进制类别。它通常用于二元分 类问题，如点击率猜测或敲诈检测。
决策树
总结词
决策树是一种监督学习算法，它通过树形结构进行决策和分 类。
详细描写
决策树通过递归地将数据集划分为更小的子集来工作，直到 到达终止条件。每个内部节点表示一个特征的测试，每个分 支表示测试的一个结果，每个叶节点表示一个类标签。
深度学习的应用场景包括图像 辨认、语音辨认、自然语言处 理和推举系统等。
强化学习
01
强化学习是机器学习的一个分支 ，通过让智能体与环境交互来学 习最优的行为策略。
02
强化学习的特点是基于环境的反 馈来不断优化行为，以到达最终
的目标。
常见的强化学习算法包括Qlearning、SARSA和Deep Qnetwork等。
计算机视觉
机器学习在计算机视觉领域的应用包 括图像分类、目标检测、人脸辨认等 。
推举系统
机器学习在推举系统中的应用是通过 分析用户行为和偏好来推举相关的内 容或产品。
语音助手
机器学习在语音助手中的应用是通过 语音辨认和自然语言处理技术来理解 用户意图并作出相应回应。
02
机器学习基础
线性回归
总结词
线性回归是一种通过拟合数据点来猜测连续值的算法。
详细描写
线性回归通过找到最佳拟合直线来猜测因变量的值，该直线基于自变量和因变 量之间的关系。它使用最小二乘法来拟合数据，并输出一个线性方程，可以用 来进行猜测。
逻辑回归
总结词
逻辑回归是一种用于分类问题的算法 ，它将连续的输入变量转换为二进制 的输出变量。
数据清洗
去除特殊值、缺失值和重复数据，确保数据质量。
机器学习中的特征选择
机器学习中的特征选择特征选择（Feature Selection）是机器学习中非常重要的一步，它的目标是通过从原始数据中选择一组最具代表性的特征来改善模型性能和泛化能力。
特征选择可以减少模型复杂度、提高模型的解释能力、降低过拟合风险等。
特征选择的方法可以分为三大类：Filter、Wrapper和Embedded。
Filter方法是通过特征与目标变量之间的相关性来进行选择。
常用的方法包括相关系数、互信息、方差和卡方检验等。
相关系数是一种衡量两个变量之间线性相关程度的指标，它的取值范围在-1到1之间，正值表示正相关，负值表示负相关，绝对值越大表示相关性越强。
互信息是一种衡量两个变量之间非线性相关程度的指标，它的取值范围在0到正无穷之间，值越大表示相关性越强。
方差是一种衡量变量离散程度的指标，方差越大表示变量包含的信息量越多。
卡方检验是一种用于判断两个变量是否独立的统计检验方法，它的原理是计算变量之间的卡方值，如果卡方值大于一定阈值，则拒绝变量独立的假设。
Wrapper方法是通过迭代选择子集特征来进行选择。
常用的方法包括递归特征消除（Recursive Feature Elimination，RFE）、遗传算法等。
RFE是一种基于模型的特征选择方法，它通过递归地训练模型并剔除对模型性能影响较小的特征来选择最佳特征子集。
遗传算法是一种基于进化论的优化算法，在特征选择中，它通过模拟自然选择的过程来选择最佳特征子集。
遗传算法中的个体表示一个特征子集，通过交叉、变异等操作来不断演化和改进特征子集，最终得到最佳特征子集。
Embedded方法是将特征选择嵌入到模型训练中进行选择。
常用的方法包括L1正则化和树模型。
L1正则化是一种加入L1范数约束的正则化方法，通过最小化带有L1范数惩罚的损失函数来选择特征，L1范数惩罚会使得部分特征的系数变为零，从而实现特征选择的效果。
树模型则是通过特征的重要性来选择，树模型中的每个节点都会选择一个最佳的特征进行划分，因此可以通过度量特征在树模型中的重要性来进行选择。
《特征选择》课件
将特征选择问题作为搜索问题，并评估子集的性能，如递归特征消除。
嵌入方法
在模型训练过程中直接学习特征权重，如LASSO回归、决策树特征选择。
经典算法中的特征Βιβλιοθήκη 择决策树基于信息增益或基尼系数选择最佳划分特征， 具有可解释性。
朴素贝叶斯
条件独立性假设可以自动筛选相关特征，适用 于文本分类等任务。
《特征选择》PPT课件
特征选择是一项重要的数据预处理技术，通过从原始数据中选择最相关或最 具代表性的特征来提高模型性能和效率。
什么是特征选择
特征选择是在原始数据集中选择最相关的特征，以提高机器学习算法的性能 和可解释性。 目的：降低维度、消除冗余、提高预测准确性。
特征选择的方法
过滤方法
使用统计方法或相关度评估来筛选特征，如方差选择法、相关系数法和卡方检验法。
提高模型训练速度和性能，避免过拟合和维度灾难。
总结
特征选择有助于提高机器学习模型的性能和可解释性，但可能面临信息损失 和计算复杂度的挑战。 根据数据特点和任务需求选择合适的特征选择方法，并关注未来的研究进展。
Logistic回归
通过正则化或L1范数选择最相关的预测变量， 适合二分类问题。
支持向量机
通过支持向量筛选特征，能处理高维数据且具 有良好的泛化性能。
特征选择的应用场景
1
数据预处理
去除冗余、噪声和缺失值，为后续分析提供更准确的数据。
2
数据挖掘
选择关键特征用于挖掘隐藏模式、关联规则和异常点。
3
机器学习
机器学习中的特征选择与降维技术
机器学习中的特征选择与降维技术机器学习是一门以构建算法模型为目的的科学技术，它通过使用大量的数据，让计算机自动学习并进行预测和决策。
在机器学习的过程中，特征选择与降维技术是非常重要的一环，它们可以帮助我们提高模型的准确性和效率。
本文将介绍机器学习中的特征选择与降维技术，并讨论它们的应用和优势。
一、特征选择特征选择是指从原始数据中选择最相关和最具有代表性的特征，以提高机器学习模型的性能。
在机器学习中，特征通常表示输入数据的属性或维度，通过选择最合适的特征，可以减少模型的复杂性和计算资源的消耗，提高模型训练和预测的效率。
特征选择的方法有很多种，以下是其中几个常用的方法：1. Filter方法：这种方法通过计算特征与目标变量之间的相关性，来选择最相关的特征。
常用的计算方法有相关系数、卡方检验和信息增益等。
这种方法简单快速，适用于大规模数据集和高维数据。
2. Wrapper方法：这种方法通过使用预定义的学习算法，不断地选择和评估特征子集来进行特征选择。
它会尝试不同的特征组合，并使用交叉验证等方法评估每个特征子集的性能。
这种方法通常比较耗时，但可以找到更好的特征组合。
3. Embedded方法：这种方法将特征选择与模型训练过程结合起来，通过在模型训练过程中对特征权重进行调整和选择。
常用的方法有L1正则化（LASSO）和决策树剪枝等。
这种方法可以直接优化模型性能，但会增加模型的计算复杂度。
特征选择在机器学习中具有广泛的应用。
它可以用于数据预处理、分类问题和回归问题等。
通过选择最相关的特征，我们可以降低噪声的影响，提高模型的预测精度和稳定性。
二、降维技术降维技术是指将高维数据转化为低维数据的过程，常用于解决维度灾难和数据可视化等问题。
降维可以帮助我们减少数据的维度，提高模型的训练和预测效率，并更好地理解数据的结构和特征。
降维技术主要分为两类：线性降维和非线性降维。
1. 线性降维：线性降维通过线性变换将原始高维数据映射到低维空间。
掌握机器学习的特征选择和降维方法
掌握机器学习的特征选择和降维方法特征选择和降维是机器学习中非常重要的两个步骤。
在处理大规模数据集和高维数据时，选择合适的特征和降低维度可以提高模型的效率和准确性。
本文将介绍机器学习中常用的特征选择和降维方法，以及它们的应用。
一、特征选择方法特征选择是从原始特征集中选择出对目标变量有关系的最重要的特征。
常用的特征选择方法包括过滤式、包裹式和嵌入式三种。
1.过滤式特征选择过滤式特征选择独立于机器学习算法，通过统计方法或者特征相关度评估来选择特征。
常用的方法有皮尔逊相关系数、卡方检验、互信息和方差分析等。
这些方法能够评估特征与目标变量之间的相关性，从而选择出与目标变量相关性较高的特征。
2.包裹式特征选择包裹式特征选择使用实际的机器学习算法来评估特征的好坏。
它通过反复训练机器学习模型，并根据特征子集的性能进行评估和选择。
常用的包裹式特征选择方法有基于遗传算法的方法和递归特征消除等。
这些方法能够更准确地选择出对于机器学习算法性能影响较大的特征。
3.嵌入式特征选择嵌入式特征选择将特征选择融入到机器学习算法中，直接通过算法本身来选择特征。
经典的嵌入式特征选择方法有L1正则化和决策树算法等。
这些方法能够通过特征权重或者特征重要性指标来选择特征。
二、降维方法降维是将原始数据映射到一个低维空间中，减少数据的维度。
降维的目标是保留尽量多的数据信息，同时减少数据的复杂度和计算开销。
常用的降维方法包括主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）和因子分析等。
1.主成分分析（PCA）主成分分析是一种常用的无监督降维技术，通过线性变换将原始特征映射到新的低维子空间中。
它能够最大化数据方差，实现降维的同时保留较多的数据信息。
主成分分析在图像处理、模式识别和数据可视化等领域有着广泛的应用。
2.线性判别分析（LDA）线性判别分析是一种有监督降维方法，它同时考虑了数据映射到低维空间后的类别可分性和类内紧凑性。
线性判别分析在模式识别和人脸识别等领域有着重要的应用。
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一致性和分类错误率。
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7
搜索算法之完全搜索
完全搜索分为穷举搜索与非穷举搜索两类
广度优先搜索(BFS ) 分支限界搜索(BAB) 定向搜索 (BS) 最优优先搜索(Best First Search)
从概率论的角度
相关系数：
值域范围：[-1, +1]
i
covX i ,Y X i Y
绝对值越大，相关性越大
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15
常用评价函数
从数理统计的角度(假设检验) T检验
x2 检验
与相关系数在理论上非常接近，但更偏重于有限样本 下的估计
T检验统计量：
Why
在机器学习的实际应用中，特征数量往往较多，其中可 能存在不相关的特征，特征之间也可能存在相互依赖，容易 导致如下的后果：
分析特征、训练模型耗时长 模型复杂、推广能力差 引起维度灾难
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3
维度灾难
随着维数的增加，特征空间的体积指数增加，从而导致各 方面的成本指数增加
样本数量 存储空间 计算量 ……
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10
评价函数
作用是评价产生过程所提供的特征子集的好坏
按照其工作原理，评价函数可以分为三种模型：
过滤模型（Filter Model） 封装模型（Wrapper Model ） 混合模型（Embedded Model ）
被称为特征选择的经典三刀：
飞刀（Filter） 弯刀（Wrapper） 电刀（Embedded ）
其中，n为样本容量， 、 为样本均值和方差， 为总 体方差。
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16
常用评价函数
从信息论角度
条件熵
与“相关性”负相关
信息增益
IGY | X i H Y H Y | X i
相对信息增益 RIG Y | X i H Y H Y | X i / H Y
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11
评价函数—过滤模型
根据特征子集内部的特点来衡量其好坏， 如欧氏距离、相关性、信息熵等
特征子集在学习算法运行之前就被选定 学习算法用于测试最终特征子集的性能
特点：简单、效率高，但精度差
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12
评价函数—封装模型
学习算法封装在特征选择的过 程中，用特征子集在学习算法 上得到的挖掘性能作为特征子 集优劣的评估准则。
L和R怎么确定？？
增L去R选择算法 (LRS)
L和R的选择是关键
序列浮动选择(Sequential Floating Selection)
决策树(DTM)
L，在，特R使训再征S两<得练在子1种评样树集> 形算价本上。式法函集运一:从数上行般空值运剪使集最行枝用开优算信C4始。法息.5或，。 增( L其每则 益>他轮最 作R决先终 为) 策加决 评树入策 价生L树 函个成各 数特算分 。征法支，，处然待的后决特从策征中树就去充是除分选R生出个长来特后的征
BS: 首先选择N个得分最高的特征作为特征子集，将其加入一个限制 最大长度的优先队列，每次从队列中取出得分最高的子集，然后穷 举向该子集加入1个特征后产生的所有特征集，将这些特征集加入队 列。
PPT课件Biblioteka 8搜索算法之启发式搜索
启发式搜索
序列前向选择(SFS)
序列后向选择(SBS)
双向搜索(BDS)
互信息量(Mutual Information)
MI i
P X i ,Y log
P X P X i
i ,Y P Y
dX
idY
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17
常用评价函数
IR领域的度量
（逆）文档词频(inverse document frequency)
idf t
log
D Dt
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9
搜索算法之随机算法
随机算法
随机产生序列选择算法(RGSS)
随机产生一个特征子集，然后在该子集上执行SFS与SBS算法
模拟退火算法(SA)
以一定的概率来接受一个比当前解要差的解，因此有可能会跳出这个 局部的最优解，达到一个全局次最优解
遗传算法(GA)
共同缺点：依赖于随机因素，有实验结果难以重现
与过滤模型相比，精度高、但 效率低。
根本区别在于对学习算法的使 用方式
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13
评价函数—混合模型
混合模型把这两种模型进行组合， 先用过滤模式进行初选，再用封装 模型来获得最佳的特征子集。
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14
常用评价函数
特征的评价函数分为五类：
相关性；距离；信息增益；一致性；分类错误率 前四种属于过滤模型，分类错误率属于封装模型
No
Yes
Stop Rule
Validation
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6
两个主要步骤
产生过程
特征子集的产生可以看作是一个搜索过程，搜索空间中 的每一个状态都是一个可能特征子集。
搜索的算法分为完全搜索(Complete)，启发式搜索 (Heuristic)，随机搜索(Random) 3大类。
评价函数
如何从中选出有用的特征？？
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4
1 单综击述此处添加文字内容 2 单特击征此选处择添流加程文字内容 3 单几击种此常处用添的加特文征字选内择容算法
4 单总击结此处添加文字内容
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5
特征选择流程
Original Feature Set
Subset Generator
Evaluation
Feature Selection for Classification
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李军政 2017.5.10
1
1 单综击述此处添加文字内容 2 单特击征此选处择添流加程文字内容 3 单几击种此常处用添的加特文征字选内择容算法
4 单总击结此处添加文字内容
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2
综述
What
从全部特征中选取一个特征子集，使构造出来的模型更 好。
总文档数 包含词(特征)t的文档数
词强度(term strength)
已知一个词(特征)在某文档(实例)中出现，该词在同类(目标 函数值相同)文档中出现的概率为词强度
s t
Pt
di Y y
|t
dj Y y
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18
常用评价函数
学习相关的度量