boosting算法
集成学习Boosting算法综述
集成学习Boosting算法综述一、本文概述本文旨在全面综述集成学习中的Boosting算法，探讨其发展历程、基本原理、主要特点以及在各个领域的应用现状。
Boosting算法作为集成学习中的一类重要方法，通过迭代地调整训练数据的权重或分布，将多个弱学习器集合成一个强学习器，从而提高预测精度和泛化能力。
本文将从Boosting算法的基本概念出发，详细介绍其发展历程中的代表性算法，如AdaBoost、GBDT、GBoost等，并探讨它们在分类、回归等任务中的性能表现。
本文还将对Boosting算法在各个领域的应用进行综述，以期为读者提供全面、深入的Boosting 算法理解和应用参考。
二、Boosting算法概述Boosting算法是一种集成学习技术，其核心思想是将多个弱学习器（weak learner）通过某种策略进行组合，从而形成一个强学习器（strong learner）。
Boosting算法的主要目标是提高学习算法的精度和鲁棒性。
在Boosting过程中，每个弱学习器都针对前一个学习器错误分类的样本进行重点关注，从而逐步改善分类效果。
Boosting算法的基本流程如下：对训练集进行初始化权重分配，使得每个样本的权重相等。
然后，使用带权重的训练集训练一个弱学习器，并根据其分类效果调整样本权重，使得错误分类的样本权重增加，正确分类的样本权重减少。
接下来，使用调整后的权重训练下一个弱学习器，并重复上述过程，直到达到预定的弱学习器数量或满足其他停止条件。
将所有弱学习器进行加权组合，形成一个强学习器，用于对新样本进行分类或预测。
Boosting算法有多种变体，其中最具代表性的是AdaBoost算法。
AdaBoost算法采用指数损失函数作为优化目标，通过迭代地训练弱学习器并更新样本权重，逐步提高分类精度。
还有GBDT（Gradient Boosting Decision Tree）、GBoost、LightGBM等基于决策树的Boosting算法，它们在处理大规模数据集和高维特征时表现出良好的性能。
adaboost算法参数
adaboost算法参数摘要：1.简介2.AdaBoost 算法原理3.AdaBoost 算法关键参数4.参数调整策略与技巧5.总结正文：1.简介AdaBoost（Adaptive Boosting）算法是一种自适应提升算法，由Yoav Freund 和Robert Schapire 于1995 年提出。
它通过组合多个弱学习器（决策树、SVM 等）来构建一个更强大的学习器，从而提高分类和回归任务的性能。
2.AdaBoost 算法原理AdaBoost 算法基于加权训练样本的概念，每次迭代过程中，算法会根据当前学习器的性能调整样本的权重。
在弱学习器训练过程中，权重大的样本被优先考虑，以达到优化学习器的目的。
3.AdaBoost 算法关键参数AdaBoost 算法有以下几个关键参数：- n_estimators：弱学习器的数量，影响模型的复杂度和性能。
- learning_rate：加权系数，控制每次迭代时样本权重更新的幅度。
- max_depth：决策树的深度，限制模型复杂度，防止过拟合。
- min_samples_split：决策树分裂所需的最小样本数，防止过拟合。
- min_samples_leaf：决策树叶节点所需的最小样本数，防止过拟合。
4.参数调整策略与技巧- 对于分类问题，可以先从较小的n_estimators 值开始，逐步增加以找到最佳组合。
- learning_rate 的选择需要平衡模型的拟合能力和泛化性能，可以采用网格搜索法寻找最佳值。
- 可以通过交叉验证来评估模型性能，从而确定合适的参数组合。
5.总结AdaBoost 算法是一种具有很高实用价值的集成学习方法，通过调整关键参数，可以有效地提高分类和回归任务的性能。
Boosting算法总结（adaboosting、GBDT、XGBoost）
Boosting算法总结（adaboosting、GBDT、XGBoost）把之前学习xgb过程中查找的资料整理分享出来，⽅便有需要的朋友查看，求⼤家点赞⽀持，哈哈哈作者：tangg, qq:577305810⼀、Boosting算法boosting算法有许多种具体算法，包括但不限于ada boosting \ GBDT \ XGBoost .所谓 Boosting ，就是将弱分离器 f_i(x) 组合起来形成强分类器 F(x) 的⼀种⽅法。
每个⼦模型模型都在尝试增强（boost）整体的效果，通过不断的模型迭代，更新样本点的权重Ada Boosting没有oob（out of bag ) 的样本，因此需要进⾏ train_test_split原始数据集》某种算法拟合，会产⽣错误》根据上个模型预测结果，更新样本点权重（预测错误的结果权重增⼤）》再次使⽤模型进⾏预测》重复上述过程，继续重点训练错误的预测样本点每⼀次⽣成的⼦模型，都是在⽣成拟合结果更好的模型，（⽤的数据点都是相同的，但是样本点具有不同的权重值）需要指定 Base Estimatorfrom sklearn.ensemble import AdaBoostClassifierfrom sklearn.tree import DecisionTreeClassifierada_clf = AdaBoostClassifier(DecisionTreeClassifier(max_depth=2), n_estimators=500)ada_clf.fit(X_train, y_train)ada_clf.score(X_test, y_test)Gradient Boosting ⼜称为 DBDT （gradient boosting decision tree ）训练⼀个模型m1，产⽣错误e1针对e1训练第⼆个模型m2，产⽣错误e2针对e2训练第⼆个模型m3，产⽣错误e3......最终的预测模型是：m1+m2+m3+...Gradient Boosting是基于决策树的，不⽤指定Base Estimatorfrom sklearn.ensemble import GradientBoostingClassifiergb_clf = GradientBoostingClassifier(max_depth=2, n_estimators=30)gb_clf.fit(X_train, y_train)gb_clf.score(X_test, y_test)这个算法的Base Estimator是基于decision tree的Xgboost是在GBDT的基础上进⾏改进，使之更强⼤，适⽤于更⼤范围xgboost可以⽤来确定特征的重要程度强烈推荐博客园上【战争热诚】写的⼀篇介绍xgboost算法的⽂章，⾮常详细地介绍了xgboost的优点、安装、xgboost参数的含义、使⽤xgboost实例代码、保存训练好的模型、并介绍了xgboost参数调优的⼀m1+m2+m3+...般流程。
第13章-boosting算法--机器学习与应用第二版
1 et exp t et exp t
2
et 1 et
1
4
2 t
在这里利用了错误率 et 以及弱分类器权重 t 的定义。由于在上一轮迭代时权重是归一
化的，因此有
l
l
l
wt1 i
wt 1 i
wt 1 i
1
i1, yi ft xi
i1, yi ft xi
i 1
根据错误率的定义
et
在这里使用了指数损失函数。如果标签值与强分类器的预测值越接近，损失函数的值越 小，反之越大。使用指数损失函数而不用均方误差损失函数的原因是均方误差损失函数对分 类问题的效果并不好。将广义加法模型的预测函数代入上面的损失函数中，得到算法训练时 要优化的目标函数为
l
j , f j arg min ,f exp yi Fj 1 xi f xi i 1
T
T
T
Zt 2 et 1 et
t 1
t 1
t 1
1 4t2
exp
2
T t 1
t2
其中
t
1 2
et
根据错误率和弱分类器权重的计算公式有
l
Zt wit1 exp yit ft xi
i 1
l
l
wit1 exp t
wt 1 i
exp
t
i1, yi ft xi
i1, yi ft xi
表 13.1 随机森林与 AdaBoost 算法的比较
随机森林
AdaBoost
决策树规模
大
小
是否对样本进行随机采样
是
否
是否对特征进行随机采样
是
否
Boosting算法之Adaboost和GBDT
Boosting算法之Adaboost和GBDT Boosting是串⾏式集成学习⽅法的代表，它使⽤加法模型和前向分步算法，将弱学习器提升为强学习器。
Boosting系列算法⾥最著名的算法主要有AdaBoost和梯度提升系列算法(Gradient Boost，GB)，梯度提升系列算法⾥⾯应⽤最⼴泛的是梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree，GBDT)。
⼀、Adaboost1、Adaboost介绍 Adaboost算法通过在训练集上不断调整样本权重分布，基于不同的样本权重分布，重复训练多个弱分类器，最后通过结合策略将所有的弱分类器组合起来，构成强分类器。
Adaboost算法在训练过程中，注重减少每个弱学习器的误差，在训练下⼀个弱学习器时，根据上⼀次的训练结果，调整样本的权重分布，更加关注那些被分错的样本，使它们在下⼀次训练中得到更多的关注，有更⼤的可能被分类正确。
Adaboost算法框架图2、Adaboost算法过程1)初始化样本权重，⼀共有n个样本，则每个样本的权重为1/n2)在样本分布D t上，训练弱分类器，for t=1,2，……T：a、训练分类器h tb、计算当前弱分类器的分类误差率c、判断误差率是否⼩于0.5，是则继续，否则退出循环d、计算当前弱分类器的权重系数alpha值e、根据alpha值调整样本分布D t+1如果样本被正确分类，则该样本的权重更改为：如果样本被错误分类，则该样本的权重更改为：3)组合弱分类器得到强分类器3、算法伪代码： AdaBoost算法每⼀轮都要判断当前基学习器是否满⾜条件，⼀旦条件不满⾜，则当前学习器被抛弃，且学习过程停⽌。
Adaboost算法使⽤指数损失函数，通过最⼩化指数损失函数，得到在每次迭代中更新的权重参数计算公式。
AdaBoost算法使⽤串⾏⽣成的序列化⽅法，多个基学习器之间存在强依赖关系。
Adaboost的每⼀个弱分类器的⽬标，都是为了最⼩化损失函数，下⼀个弱分类器是在上⼀个分类器的基础上对错分样本进⾏修正，所以， AdaBoost算法是注重减⼩偏差的算法。
Boosting算法
Boosting算法Boosting算法也是一种基于数据集重抽样的算法，与Bagging 算法主要区别在于，需要动态调整训练样本中各数据权重，每一次迭代增加不能被正确学习的样本权重，相对地降低了能被正确学习的样本权重，从而提升在整个训练样本数据集上的学习正确率。
一、Boosting算法流程与Bagging算法不同，Boosting算法第一次构建基学习器时给每一个训练数据样本赋予动态权重，增加分类错误样本权重。
在下一次，基学习器采用新的样本权重进行随机抽样构建新的基学习器并以此类推构建多个基学习器，直到递进生成的基学习器精度不再明显提升或满足精度需求，最后这多个基学习器形成一个精度较高的强学习器。
为了控制集成学习模型复杂度，通过动态权重降低了高精度分类样本的权重，有效控制了最终学习器的样本数量，从而控制了集成学习模型复杂度。
为了提升集成模型的差异化，Boosting算法是一种逐步递进的方法，每一个学习器都是前一个学习器通过调整样本权重的改进模型，不存在两个相同的基学习器。
Boosting算法问题在于，更多关注不能正确分类样本数据，对于边界样本会导致权重失衡，产生“退化问题”。
Boosting算法的原理示意图如图7-5所示。
图7-5 Boosting算法的原理示意图Boosting算法最典型的是Adaptive Boosting算法，简称AdaBoost算法，其基本流程描述如下。
从“偏差-方差分解”的角度看，Boosting算法主要提升基学习器的准确率，降低偏差，因此，Boosting算法能基于泛化性能相当弱的学习器构建出很强的集成。
二、Boosting系列算法Boosting算法包括以梯度提升为核心方法的系列算法，主要包括前面介绍的调整错分样本权重的AdaBoost算法、以决策树为基函数的Boosting Tree算法、利用损失函数的负梯度在当前模型的值作为回归问题提升树算法中残差的近似值的GBDT算法、大规模并行Boosting Tree的XGBoost算法。
boost 曲线离散算法
boost 曲线离散算法
Boost曲线离散算法（Boosting curve discretization algorithm）
是一种基于梯度提升算法（Gradient Boosting）的离散化算法。
Boosting是一种集成学习方法，可以通过组合多个弱分类器来
构建一个强分类器。
Boost曲线离散算法的目标是对概率分布曲线进行离散化，将
连续的概率分布曲线离散为一个个特定的取值点。
算法的过程如下：
1. 初始化概率分布曲线为均匀分布曲线。
2. 计算当前的概率分布曲线与实际样本分布之间的距离或差异度量，可以使用KL散度（Kullback-Leibler Divergence）作为
度量。
3. 根据差异度量的结果，调整概率分布曲线，使得与实际样本分布更加接近。
可以使用梯度提升算法来优化概率分布曲线。
4. 将概率分布曲线离散为一系列取值点，可以根据需要选择离散的粒度。
5. 重复步骤2-4，直到概率分布曲线收敛或达到指定的迭代次数。
Boost曲线离散算法的优点是可以通过调整概率分布曲线的形
状来适应不同的样本分布，并且可以较好地处理类别不平衡的问题。
它在一些分类问题中具有较好的性能和应用效果。
梯度boosting算法 原理及应用
梯度boosting算法原理及应用梯度提升算法（Gradient Boosting）是一种集成学习方法，它通过串行地训练一系列的弱学习器，并寻找下一个学习器的方向来最小化损失函数。
其原理主要通过梯度下降来进行模型训练。
梯度提升算法的步骤如下：1. 初始化模型，可以是一个简单的初始预测值，比如用训练集的均值来初始化。
2. 计算当前模型的损失函数的梯度和对应的残差。
损失函数可以根据具体任务选择，比如平方误差损失函数用于回归问题，对数损失函数用于二分类问题等。
3. 使用一个弱学习器来拟合当前模型的残差。
弱学习器可以选择决策树等简单的模型。
4. 更新模型，在当前模型的基础上添加一个新的弱学习器，通过寻找残差在新学习器上的梯度方向来更新模型。
5. 重复步骤2-4，直到达到预定的学习器个数或者达到某个停止条件。
6. 将所有弱学习器的预测结果叠加起来，得到最终的模型预测结果。
梯度提升算法的优点主要体现在以下几个方面：1. 高预测精度：梯度提升算法能够通过不断拟合残差来提高模型的预测精度，尤其是在数据集复杂、噪音较大的情况下表现出色。
2. 可解释性：梯度提升算法可以基于决策树等简单模型进行拟合，使得最终的模型具有较强的可解释性，可以帮助分析数据的特征重要性等问题。
3. 损失函数灵活性：梯度提升算法可以根据不同任务选择合适的损失函数，适用于回归、分类和排名等各种场景。
梯度提升算法有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 预测建模：梯度提升算法在预测建模中广泛应用，比如房价预测、用户购买意向预测等任务。
它能够通过不断拟合残差来提高模型的预测精度。
2. 金融风控：在金融领域，梯度提升算法被广泛应用于风控模型的建设。
通过分析用户的历史行为数据，预测用户的信用违约风险，提高风控能力。
3. 推荐系统：在推荐系统中，梯度提升算法可以通过分析用户的历史行为记录，建立用户画像并预测用户的兴趣偏好，从而提供个性化的推荐服务。
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下面我们举一个简单的例子来看看Adaboost的实现过 程：
图中，“+”和“-”分别表示两种类别，在这个过程中， 我们使用水平或者垂直的直线作为分类器，来进行分类。
第一步：
根据分类的正确率，得到一个新的样本分布D2，一个子分类 器h1 其中划圈的样本表示被分错的。在右边的图中，比较大的 “+”表示对该样本做了加权。
这里面的a 表示的权值，是由 得到的。而a是关于误差的表达式，到这里就可以得到比较清晰的答案了， 所有的一切都指向了误差。提高错误点的权值，当下一次分类器再次分 错了这些点之后，会提高整体的错误率，这样就导致 a 变的很小，最终 导致这个分类器在整个混合分类器的权值变低。也就是说，这个算法让 优秀的分类器占整体的权值更高，而差的分类器权值更低。
完整的Adaboost算法
Adaboost算法及分析
Adaboost算法可以总结如下： 1）每次迭代改变的是样本的分布，而不是重复采样 2）样本分布的改变取决于样本是否被正确分类 总是分类正确的样本权值低 总是分类错误的样本权值高（通常是边界附近的样本） 3）最终的结果是弱分类器的加权组合 权值表示该弱分类器的性能 简单来说，Adaboost有很多优点: 1) Adaboost是一种有很高精度的分类器 2) 可以使用各种方法构建子分类器，Adaboost算法提供的是框架 3) 当使用简单分类器时，计算出的结果是可以理解的。而且弱分类 器构造极其简单 4) 简单，不用做特征筛选 5) 不用担心过度拟合（过拟合现象指的是，随着模型训练误差的下 降，模型的泛化误差（测试误差）在上升。对于adaboost算法，当训练误 差小到一定程度以后，继续训练，返回误差仍然不会增加。） 总之：Adaboost是简单，有效。
Boosting算法
一、Boosting算法的发展历史
Boosting的基本思想很简单，就是“三个臭皮匠顶个诸葛亮”。 将若干个弱分类器(base learner)组合起来，变成一个强分类器。在 Boosting算法产生之前，还出现过两种比较重要的将多个分类器整 合为一个分类器的方法，即boostrapping方法和bagging方法。我们 先简要介绍一下bootstrapping方法。 bootstrapping方法的主要过程 i)重复地从一个样本集合D中采样n个样本 ii)针对每次采样的子样本集，进行统计学习，获得假设 H i iii)将若干个假设进行组合，形成最终的假设 H final iv)将最终的假设用于具体的分类任务
第二步
根据分类的正确率，得到一个新的样本分D3， 一个子分类器h2
第三步：
得到一个子分类器h3
整合所有子分类器：
因此可以得到整合的结果，从结果中看，即使简单的分类器，组合起来 也能获得很好的分类效果。
为什么每次迭代都要把分错的点的权值变大呢？这样有什么好处呢？不 这样不行吗? 注意到算法最后的表到式为
Schapire还提出了一种早期的boosting算法，其主要过程如下： i)从样本整体集合D中，不放回的随机抽样n1 < n 个样本，得到集
二、Adaboost算法及分析
到了1995年，Freund and schapire提出了现在 的Adaboost算法，其主要框架可以描述为： i)循环迭代多次 更新样本分布 寻找当前分布下的最优弱分类器 计算弱分类器误差率 ii)聚合多次训练的弱分类器 现在，boost算法有了很大的发展，出现了很多 的其他boost算法，例如：logitboost算法， gentleboost算法等等。我们着重介绍adaboost算法。
但是，上述这两种方法，都只是将分类器进行简单的组合，实际上， 并没有发挥出分类器组合的威力来。直到1989年，Yoav Freund与 Robert Schapire提出了一了2003年的哥德尔奖（Godel price）。
合 D1 训练弱分类器C1 ii)从样本整体集合D中，抽取 n2 < n 个样本，其中合并进一半 被 C1 分类错误的样本。得到样本集合 D2 训练弱分类器C2 iii)抽取D样本集合中，C1 和 C2 分类不一致样本，组成D3 训练弱分类器C3 iv)用三个分类器做投票，得到最后分类结果
AdaBoost算法应用
随着AdaBoost算法的发展，目前AdaBoost算 法广泛的应用于人脸检测、目标识别等领域， 其中有在人脸识别、汽车识别、驾驶员眨眼 识别的方面的应用和研究
总结
Boosting更像是一个人学习的过程，开始学一样东西 的时候，会去做一些习题，但是常常连一些简单的题目都 会弄错，但是越到后面，简单的题目已经难不倒他了，就 会去做更复杂的题目，等到他做了很多的题目后，不管是 难题还是简单的题都可以解决掉了。 算法的流程: 1. 给每个样本都赋予一个权重，可以是随机，也可以是相 等的权重 2. 按照样本权重从大到小的顺序，选择n个样本训练弱分 类器 C i 3. 在样本预测阶段，多个分类器进行投票决定样本数据哪 种分类