說明:這是一個機器學習實戰項目(附帶數據+代碼+文檔),如需數據+代碼+文檔可以直接到文章最后關注獲取 或者私信獲取。
1.項目背景
隨著大數據和人工智能技術的快速發展,回歸預測在金融、氣象、能源等多個領域中扮演著至關重要的角色。漸進梯度回歸樹(Gradient Boosted Regression Trees, GBRT)作為一種高效的集成學習方法,因其在處理非線性關系和高維數據時的優異表現而被廣泛應用。然而,GBRT的性能在很大程度上依賴于其超參數的選擇,傳統的網格搜索和隨機搜索方法在高維空間中效率較低,難以找到最優解。鵝優化算法(GOOSE Algorithm, GO)作為一種新興的群體智能優化算法,具有收斂速度快、全局搜索能力強的特點,能夠有效提升模型優化效率。本項目旨在利用GO算法對GBRT模型的超參數進行優化,以提升回歸預測的精度和穩定性,為復雜回歸問題提供更加高效的解決方案。
本項目通過Python實現GO鵝優化算法優化GBRT漸進梯度回歸樹回歸模型項目實戰。???????????
2.數據獲取
本次建模數據來源于網絡(本項目撰寫人整理而成),數據項統計如下:
編號 | 變量名稱 | 描述 |
1 | x1 | |
2 | x2 | |
3 | x3 | |
4 | x4 | |
5 | x5 | |
6 | x6 | |
7 | x7 | |
8 | x8 | |
9 | x9 | |
10 | x10 | |
11 | y | 因變量 |
數據詳情如下(部分展示):
3.數據預處理
3.1?用Pandas工具查看數據
使用Pandas工具的head()方法查看前五行數據:
關鍵代碼:
3.2數據缺失查看
使用Pandas工具的info()方法查看數據信息:
從上圖可以看到,總共有11個變量,數據中無缺失值,共2000條數據。
關鍵代碼:?
3.3數據描述性統計
通過Pandas工具的describe()方法來查看數據的平均值、標準差、最小值、分位數、最大值。
關鍵代碼如下: ?
4.探索性數據分析
4.1 y變量分布直方圖
用Matplotlib工具的hist()方法繪制直方圖:
4.2 相關性分析
從上圖中可以看到,數值越大相關性越強,正值是正相關、負值是負相關。??
5.特征工程
5.1 建立特征數據和標簽數據
關鍵代碼如下:
5.2?數據集拆分
通過train_test_split()方法按照80%訓練集、20%測試集進行劃分,關鍵代碼如下:?
5.3?數據歸一化
數據歸一化關鍵代碼如下:
6.構建GO鵝優化算法優化GBRT漸進梯度回歸樹回歸模型???
主要使用通過GO鵝優化算法優化GBRT漸進梯度回歸樹回歸模型,用于目標回歸。?????
6.1?GO鵝優化算法尋找最優參數值
最優參數值:
6.2?最優參數構建模型?
編號 | 模型名稱 | 參數 |
1 | GBRT漸進梯度回歸樹回歸模型????? | n_estimators=best_n_estimators |
2 | max_depth=best_max_depth | |
3 | min_samples_split=best_min_samples_split |
7.模型評估
7.1評估指標及結果??
評估指標主要包括R方、均方誤差、解釋性方差、絕對誤差等等。
模型名稱 | 指標名稱 | 指標值 |
測試集 | ||
GBRT漸進梯度回歸樹回歸模型???? | R方 | 0.8255 |
均方誤差 | 0.004 | |
解釋方差分 | 0.8265 | |
絕對誤差 | 0.0492? |
從上表可以看出,R方分值為0.8255,說明模型效果比較好。?????
關鍵代碼如下: ?????
7.2 真實值與預測值對比圖??
從上圖可以看出真實值和預測值波動基本一致,模型效果良好。????????
8.結論與展望
綜上所述,本文采用了Python實現GO鵝優化算法優化GBRT漸進梯度回歸樹回歸模型項目實戰,最終證明了我們提出的模型效果良好。此模型可用于日常產品的預測。?