Advanced Integrated Learning

16. Advanced Integrated Learning

16.1 xgboost算法原理

16.1.1 目标函数

16.1.2 回归树构建方法

16.1.3 XGBoost与GDBT的区别

• 区别一

  • XGBoost生成CART树考虑了树的复杂度
  • GDBT未考虑,GDBT在树的剪枝步骤中考虑了树的复杂度

• 区别二

  • XGBoost是拟合上一轮损失函数的二阶导展开,GDBT是拟合上一轮损失函数的一阶导展开,因此,XGBoost的准确性更高,且满足相同的训练效果,需要的迭代次数更少

• 区别三

  • XGBoost与GDBT都是逐次迭代来提高模型性能,但是XGBoost在选取最佳切分点时可以开启多线程进行,大大提高了运行速度

16.2 xgboost算法api

pip3 install xgboost

16.2.1 参数

• 通用参数（general parameters）

  • 宏观函数控制

  • booster [缺省值=gbtree]

    • 决定使用哪个booster,可以是gbtree,gblinear或者dart

  • silent [缺省值=0]

    • 设置为0打印运行信息;设置为1静默模式,不打印

  • nthread [缺省值=设置为最大可能的线程数]

    • 并行运行xgboost的线程数

  • num_pbuffer [xgboost自动设置,不需要用户设置]

    • 预测结果缓存大小

  • num_feature [xgboost自动设置,不需要用户设置]

    • 在boosting中使用特征的维度,设置为特征的最大维度

• Booster 参数（booster parameters）

  • 用于控制每一步的booster（tree, regressiong）

  • Tree Booster

    • eta [缺省值=0.3,别名：learning_rate]

      • 更新中减少的步长来防止过拟合

    • gamma [缺省值=0,别名: min_split_loss]（分裂最小loss）

      • Gamma指定了节点分裂所需的最小损失函数下降值

    • max_depth [缺省值=6]

      • 树的最大深度

    • min_child_weight [缺省值=1]

      • 最小叶子节点样本权重和

    • subsample [缺省值=1]

      • 控制对于每棵树,随机采样的比例

    • colsample_bytree [缺省值=1]

      • Controls the proportion of the number of columns randomly sampled per tree

    • colsample_bylevel [缺省值=1]

      • 控制树的每一级的每一次分裂,对列数的采样的占比

    • lambda [缺省值=1,别名: reg_lambda]

      • 控制XGBoost的正则化部分

    • alpha [缺省值=0,别名: reg_alpha]

      • 权重的L1正则化项

    • scale_pos_weight[缺省值=1]

      • 样本的数目与正样本数目的比值

  • Linear Booster

    • lambda [缺省值=0,别称: reg_lambda]

      • L2正则化惩罚系数

    • alpha [缺省值=0,别称: reg_alpha]

      • L1正则化惩罚系数

    • lambda_bias [缺省值=0,别称: reg_lambda_bias]

      • 偏置上的L2正则化

• 学习目标参数（task parameters）

  • 控制训练目标的表现

  • objective [缺省值=reg:linear]

  • eval_metric [缺省值=通过目标函数选择]

  • seed [缺省值=0]

    • 随机数的种子

16.3 lightGBM

16.3.1 演进过程

2017年1月,微软在GItHub上开源的一个新的梯度提升框架

16.3.2 原理(优势)

优化

• 基于Histogram（直方图）的决策树算法
• Lightgbm 的Histogram（直方图）做差加速
• 带深度限制的Leaf-wise的叶子生长策略
• 直接支持类别特征
• 直接支持高效并行

16.4 lightGBM API

pip3 install lightgbm

16.4.1 参数

• Control Parameters

  • 

• Core Parameters

  • 

• IO parameter

  • 

16.4.2 调参建议