集成學習實戰(zhàn)

第I部分　集成學習基礎知識
第1章　集成方法：炒作還是福音·      3
1.1　集成方法：集體智慧    4
1.2　關注集成學習原因     6
1.3　單個模型中的擬合度與復雜性    8
1.3.1　決策樹回歸     8
1.3.2　支持向量回歸     12
1.4　第一個集成模型      15
1.5　集成方法的術語和分類      19
1.6　小結      21
第II部分　基本集成方法
第2章　同質并行集成：Bagging法和隨機森林     25
2.1　并行集成      26
2.2　Bagging法：Bootstrap結合算法   27
2.2.1　直覺：重采樣和模型結合     28
2.2.2　實現(xiàn)Bagging法    31
2.2.3　使用scikit-learn實現(xiàn)Bagging法     33
2.2.4　使用并行化進行更快的訓練    35
2.3　隨機森林      36
2.3.1　隨機決策樹      36
2.3.2　使用scikit-learn實現(xiàn)隨機森林   38
2.3.3　特征重要性      39
2.4　更多同質并行集成·     40
2.4.1　Pasting      40
2.4.2　隨機子空間和random patch法   41
2.4.3　極度隨機樹      42
2.5　案例研究：乳腺癌診斷      43
2.5.1　加載和預處理     43
2.5.2　Bagging法、隨機森林和極度隨機樹    44
2.5.3　隨機森林中的特征重要性     47
2.6　小結      50
第3章　異質并行集成：結合強學習器      53
3.1　異質集成的基礎估計器      54
3.1.1　擬合基礎估計器      55
3.1.2　基礎估計器的單個預測    58
3.2　通過加權結合預測    60
3.2.1　多數(shù)投票     62
3.2.2　準確率加權      63
3.2.3　熵加權法     65
3.2.4　Dempster-Shafer結合      67
3.3　通過元學習結合預測      69
3.3.1　Stacking      70
3.3.2　通過交叉驗證進行Stacking    74
3.4　案例研究：情感分析      77
3.4.1　預處理      78
3.4.2　降低維度     81
3.4.3　blending分類器    82
3.5　小結      85
第4章　順序集成：自適應提升     87
4.1　弱學習器的順序集成      88
4.2　AdaBoost：自適應提升      90
4.2.1　直覺法：使用加權樣本進行學習    90
4.2.2　實現(xiàn)AdaBoost     93
4.2.3　使用scikit-learn的AdaBoost    99
4.3　AdaBoost在實踐中的應用    101
4.3.1　學習率·       102
4.3.2　早停和剪枝     104
4.4　案例研究：手寫數(shù)字分類    106
4.4.1　利用 t-SNE降維      107
4.4.2　提升       109
4.5　LogitBoost：使用邏輯損失進行提升    112
4.5.1　邏輯損失函數(shù)與指數(shù)損失函數(shù)    112
4.5.2　將回歸作為分類的弱學習算法    113
4.5.3　實現(xiàn)LogitBoost      113
4.6　小結      116
第5章　順序集成：梯度提升      117
5.1　用梯度下降實現(xiàn)最小化     118
5.1.1　舉例說明梯度下降      119
5.1.2　在損失函數(shù)上進行梯度下降訓練     125
5.2　梯度提升：梯度下降 提升     128
5.2.1　直覺：使用殘差學習     128
5.2.2　實現(xiàn)梯度提升    132
5.2.3　使用scikit-learn進行梯度提升     136
5.2.4　基于直方圖的梯度提升     138
5.3　LightGBM：梯度提升框架     140
5.3.1　為何將LightGBM稱為“輕量級”    140
5.3.2　利用LightGBM進行梯度提升     142
5.4　LightGBM在實踐中的應用     143
5.4.1　學習率      143
5.4.2　早停       146
5.4.3　自定義損失函數(shù)     148
5.5　案例研究：文檔檢索     151
5.5.1　LETOR數(shù)據(jù)集      151
5.5.2　使用LightGBM進行文檔檢索     153
5.6　小結      156
第6章　順序集成：牛頓提升      157
6.1　最小化牛頓法      158
6.1.1　舉例說明牛頓法     160
6.1.2　訓練過程中的損失函數(shù)的牛頓下降·     165
6.2　牛頓提升：牛頓法 Boosting    167
6.2.1　直覺：使用加權殘差進行學習    167
6.2.2　直覺：使用正則化損失函數(shù)進行學習    170
6.2.3　實現(xiàn)牛頓提升    173
6.3　XGBoost：牛頓提升框架    177
6.3.1　XGBoost的“極端”之處在哪里？    178
6.3.2　XGBoost的牛頓提升     179
6.4　XGBoost實踐     181
6.4.1　學習率      181
6.4.2　早停       184
6.5　案例研究：文檔檢索     185
6.5.1　LETOR數(shù)據(jù)集      185
6.5.2　使用XGBoost進行文檔檢索   186
6.6　小結      188
第III部分　集成之外：將集成方法應用于你的數(shù)據(jù)
第7章　學習連續(xù)和計數(shù)標簽      193
7.1　回歸的簡要回顧     194
7.1.1　連續(xù)標簽的線性回歸     194
7.1.2　用于計數(shù)標簽的泊松回歸    200
7.1.3　用于分類標簽的邏輯回歸    203
7.1.4　廣義線性模型    204
7.1.5　非線性回歸     205
7.2　回歸的并行集成     208
7.2.1　隨機森林和極度隨機樹     209
7.2.2　結合回歸模型    212
7.2.3　Stacking回歸模型     213
7.3　用于回歸的順序集成     214
7.3.1　用于回歸的損失和似然函數(shù)   216
7.3.2　LightGBM和XGBoost的梯度提升    218
7.4　案例研究：需求預測     221
7.4.1　UCI自行車共享數(shù)據(jù)集    222
7.4.2　GLM和Stacking·       224
7.4.3　隨機森林和極度隨機樹     227
7.4.4　XGBoost和LightGBM    228
7.5　小結      231
第8章　學習分類特征      233
8.1　編碼分類特征      234
8.1.1　分類特征的類型     235
8.1.2　有序編碼和獨熱編碼     235
8.1.3　使用目標統(tǒng)計信息進行編碼   238
8.1.4　類別編碼器包    244
8.2　CatBoost：有序提升框架    247
8.2.1　有序目標統(tǒng)計和有序提升    247
8.2.2　無意識決策樹    249
8.2.3　CatBoost實踐    250
8.3　案例研究：收入預測     253
8.3.1　adult數(shù)據(jù)集     254
8.3.2　創(chuàng)建預處理和建模流程     256
8.3.3　類別編碼和集成     259
8.3.4　有序編碼和CatBoost提升    261
8.4　編碼高基數(shù)字符串特征     263
8.5　小結      267
第9章　集成學習可解釋性      269
9.1　可解釋性的含義     270
9.1.1　黑盒與白盒模型     270
9.1.2　決策樹(和決策規(guī)則)     273
9.1.3　廣義線性模型    276
9.2　案例研究：數(shù)據(jù)驅動的營銷    278
9.2.1　銀行營銷數(shù)據(jù)集     279
9.2.2　訓練集成      281
9.2.3　樹集成中的特征重要性     282
9.3　全局可解釋性的黑盒方法    283
9.3.1　排列特征重要性     284
9.3.2　部分依賴圖     286
9.3.3　全局代理模型·     289
9.4　適用于局部可解釋性的黑盒方法    292
9.4.1　借助LIME的局部代理模型    292
9.4.2　借助SHAP的局部可解釋性   296
9.5　白盒集成：訓練解釋性     302
9.5.1　可解釋性提升機     303
9.5.2　EBM實踐      306
9.6　小結      309
結語       311