第二章 模型评估与选择 1.数据集包含1000 个样本,其中500 个正例,500 个反例,将其划分为包含70%样本的训 练集和30%样本的测试集用于留出法评估,试估算共有多少种划分方式。 一个组合问题,从500500 正反例中分别选出150150 正反例用于留出法评估,所以可能取 150 2 法应该是( ) 。 500 2.数据集包含100 个样本,其中正反例各一半,假定学习算法所产生的模型是将新样本预测 为训练样本数较多的类别(训练样本数相一起进行随机猜测),试给出用 10 折交叉验证法 和留一法分别对错误率做评估所得的结果。 10 折交叉检验:由于每次训练样本中正反例数目一样,所以讲结果判断为正反例的概率也 是一样的,所以错误率的期望是5050%。 留一法:如果留下的是正例,训练样本中反例的数目比正例多一个,所以留出的样本会被判 断是反例;同理,留出的是反例,则会被判断成正例,所以错误率是100%。 3.若学习器A 的F1 值比学习器B 高,试析A 的BEP 值是否也比B 高。 4.试述真正例率(TPR)、假正例率(FPR)与查准率(P)、查全率(R)之间的联系。 查全率: 真实正例被预测为正例的比例 真正例率: 真实正例被预测为正例的比例 显然查全率与真正例率是相等的。 查准率:预测为正例的实例中真实正例的比例 假正例率: 真实反例被预测为正例的比例 两者并没有直接的数值关系。 9.试述卡方检验过程。 第三章 线.试证明,对于参数w ,对率回归(logistics 回归)的目标函数(式1)是非凸的,但其对 数似然函数(式2)是凸的。 如果一个多元函数是凸的,那么它的Hessian 矩阵是半正定的。 3.编程实现对率回归,并给出西瓜数据集3.0α上的结果 /icefire_tyh/article/details 4.选择两个UCI 数据集,比较10 折交叉验证法和留一法所估计出的对率回归的错误率。 /icefire_tyh/article/details 5.编程实现线性判别分析,并给出西瓜数据集3.0α上的结果。 /icefire_tyh/article/details 6. LDA 仅在线性可分数据上能获得理想结果,试设计一个改进方法,使其能较好地用于非 线性可分数据。 在当前维度线性不可分,能够正常的使用适当的映射方法,使其在更高一维上可分,典型的方法有 KLDA,可以很好的划分数据。 9.使用 OvR 和 MvM 将多分类任务分解为二分类任务求解时,试述为何无需专对于类别 不平衡性做处理。 书中提到,对于OvROvR,MvMMvM 来说,由于对每个类进行了相同的处理,其拆解出的 二分类任务中类别不平衡的影响会相互抵消,因此通常不需要专门处理。以ECOCECOC 编 码为例,每个生成的二分类器会将所有样本分成较为均衡的二类,使类别不平衡的影响减小。 当然拆解后仍然也许会出现明显的类别不平衡现象,比如一个超级大类和一群小类。 第四章 决策树 4.1.试证明对于不含冲突数据(即特征向量完全相同但标记不同)的训练集,必存在与训练 集一致(即训练误差为0)的决策树。 因为决策树是通过属性来划分,相同属性的样本最终肯定会进入相同的叶节点。一个叶节点 只有一个分类,如果样本属性相同而分类不同,必然产生训练误差。反之,决策树只会在当 前样本集合是同一类或者所有属性相同时才会停止划分,最终得到训练误差为0 的决策树。 4.2.试析使用“最小训练误差”作为决策树划分选择的缺陷。 从机器学习最开始就讲起,最小训练误差并不可靠,由于过度学习样本特性最后导致严重的 过拟合,而没有泛化能力。 4.3.试编程实现基于信息熵进行划分选择的决策树算法,并为表4.3 中数据生成一棵决策树。 /icefire_tyh/article/details 重写的不剪枝的决策树 /icefire_tyh/article/details 即ID3 算法 4.4.试编程实现基于基尼指数进行划分选择的决策树算法,并为表4.2 中数据生成预剪枝、 后剪枝决策树,并与未剪枝决策树作比较。 /icefire_tyh/article/details 即CART 算法 4.5.试编程实现基于对率回归进行划分选择的决策树算法,并为表4.3 中数据生成一棵决策 树。 /icefire_tyh/article/details 思路:参考书p90-91 的多变量决策树模型,这里我们将每个非叶节点作为一个对率回归分 类器,输出为”是”、”否”两类,形成形如二叉树的决策树。 4.6.试选择4 个UCI 数据集,对上述3 种算法所产生的未剪枝、预剪枝、后剪枝决策树进行 实验比较,并进行适当的统计显著性检验。 答案一 简要的分析一下: ID3 算法基于信息熵增益,CART 算法则采用了基尼系数。两种划分属性选择均是基于数据 纯度的角度,方法差距应该不大(CART 可能要好一点)。而对率回归进行划分选择,以斜划 分的方式,实现了多变量参与划分,其模型决策边界更光滑。 相比于决策树的生成算法,剪枝操作更影响模型性能。 答案二 这里要对上面三种实现的算法进行未剪枝,预剪枝,后剪枝做比较,对率回归划分就算了, 都不知道是个啥状况,信息增益和基尼指数的差别并不大,实际上的意思就是为了比较未剪枝,预 剪枝,后剪枝对测试样本的输出结果。显著性分析,对2 种算法,3 种剪枝方式的错误数做 方差分析,信息增益和基尼指数有显著区别是拒绝的,未剪枝,预剪枝,后剪枝有显著区别 是接受的。 4.7.图4.2 是一个递归算法,若面临巨量数据,则决策树的层数会很深,使用递归方法易导 致“栈”溢出,试使用“队列”数据结构,以参数maxDepth 控制数的最大深度,写出与图4.2 等价、但不使用递归的决策树生成算法。 答案一 直接用递归会导致大量的临时变量被保存,当层数过深时会导致“栈”溢出。 用队列对决策树进行层次遍历来生成,用 Max_Depth 来控制树的最大层数。队列中每个元 素代表着决策树的每个节点,它必要的属性有:样本集合、剩余属性集合,当前层数指示, 父节点序号。队列一开始里面只有一个元素,就是最初初始化,带着所有样本的根节点。然 后当队列不为空的时间开始循环,每次取出一个元素,判断要不要划分,如果不要,就是 一个叶节点,出队列就不用管了;若需要划分,那么找出最好的划分属性,然后划分成n 个子区间,依次送入队列,继续循环,直到队列为空。 是否
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