梯度提升回归(Gradient Boosting Regression)是一种集成学习方法,用于解决回归问题。它通过迭代地训练一系列弱学习器(通常是决策树)来逐步提升模型的性能。梯度提升回归的基本思想是通过拟合前一轮模型的残差(实际值与预测值之差)来构建下一轮模型,从而逐步减小模型对训练数据的预测误差。
以下是梯度提升回归的主要步骤:
在实际应用中,可以使用梯度提升回归的库,如Scikit-Learn
中的GradientBoostingRegressor
类,来实现梯度提升回归。
以下是一个简单的Python代码示例:
from sklearn.ensemble import GradientBoostingRegressor
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.metrics import mean_squared_error
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 创建示例数据集
np.random.seed(42)
X = np.sort(5 * np.random.rand(80, 1), axis=0)
y = np.sin(X).ravel() + np.random.normal(0, 0.1, X.shape[0])
# 划分训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)
# 创建梯度提升回归模型
gb_regressor = GradientBoostingRegressor(n_estimators=100, learning_rate=0.1, max_depth=3, random_state=42)
# 在训练集上训练模型
gb_regressor.fit(X_train, y_train)
# 在测试集上进行预测
y_pred = gb_regressor.predict(X_test)
# 评估模型性能
mse = mean_squared_error(y_test, y_pred)
print(f"均方误差(MSE): {mse}")
# 可视化结果
plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.scatter(X, y, s=20, edgecolor="black", c="darkorange", label="data")
plt.plot(X_test, y_pred, color="cornflowerblue", label="prediction")
plt.xlabel("data")
plt.ylabel("target")
plt.title("Gradient Boosting Regression")
plt.legend()
plt.show()
在这个例子中,GradientBoostingRegressor
类的关键参数包括 n_estimators
(迭代次数)、learning_rate
(学习率)、max_depth
(树的最大深度)等。这些参数可以根据实际问题进行调整。