機器學習 防止過擬合方法 正則線性模型

2021-10-09 05:11:06 字數 1735 閱讀 7761

在機器學習的過程中要防止因為引數過多或模型過於複雜導致的過擬合,減少過擬合的乙個方法時對模型正則化,降低模型訓練的自由度,例如降低多項式的階數。

在執行正則化之前,須對資料進行縮放(standardscaler…)。

嶺回歸ridge regression的方法是在訓練模型的成本函式1

中新增乙個等於a/2 * σθ^22

的正則項,這使得在模型的訓練過程中不僅僅需要擬合資料,也需要將權重保持在較小的範圍內。

正則項中,超引數 a代表對於模型正則化的程度,a = 0,模型就是線性模型,a很大的時候,所有權重接近於0,模型是一條穿過資料平均值的水平線。

成本函式: j(θ) = mse(θ) + (a / 2) * σ θ^2

# 使用sklearn執行閉式嶺回歸

from sklearn.linear_model import ridge

ridge_reg = ridge(alpha=

1, solver=

"cholesky"

)# 使用隨機梯度下降實現嶺回歸

from sklearn.linear_model import sgdregressor

sgd_reg = sgdregressor(penalty =

"l2"

)# penalty 指使用正則化的型別,設為l2代表在成本函式中新增 權重向量的l2範數的平方的一半 ,即嶺回歸。

最小絕對收斂和選擇運算元回歸,簡稱套索回歸。

類似於嶺回歸,套索回歸在成本函式中新增權重向量的l1範數,即a σθ2。

lasso回歸的特點是傾向於消除掉最不重要的特徵的權重,即會自動執行特徵選擇並輸出乙個稀疏模型。當特徵數量超過訓練例項數量,又或是幾個特徵強相關的時候,lasso回歸的表現可能不穩定。

成本函式: j(θ) = mse(θ) + a * σ θ

# 使用sklearn執行閉式套索回歸

from sklearn.linear_model import lasso

ridge_reg = ridge(alpha=

0.1)

# 使用隨機梯度下降實現套索回歸

from sklearn.linear_model import sgdregressor

sgd_reg = sgdregressor(penalty =

"l1"

)# penalty 指使用正則化的型別,設為l1代表在成本函式中新增 權重向量的l1範數 ,即套索回歸。

彈性網路新增的正則項是嶺回歸和套索回歸正則項的混合。

成本函式: j(θ) = mse(θ) + r * a * σ |θ| + (1-r) * (a / 2) * σ θ^2 3

# 使用sklearn執行閉式套索回歸

from sklearn.linear_model import elasticnet

elastic_net = elasticnet(alpha=

0.1, l1_ratio =

0.5)

在正常情況下,應該避免使用純線性回歸,嶺回歸是個不錯的選擇,但如果實際用的特徵較少,則應該使用lasso回歸或彈性網路,用於減少特徵數量。

訓練模型的成本函式與測試時的成本函式不同,此正則項不該新增在測試的成本函式中。 ↩︎

偏置項θ 0不參與正則化求和。 ↩︎↩︎

r用於控制混合比例。 ↩︎

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