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AdaBoost 算法实现

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发表于 2024-8-9 10:54 |只看该作者 |倒序浏览
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这段代码实现了 AdaBoost 算法的主要部分。AdaBoost(Adaptive Boosting)是一种集成学习方法,通常用于提升分类器的性能,特别是在处理二分类问题时。下面是代码的详细解释:! W2 b: w4 f% e: e! I# M
% R( g0 W" |- g1 |/ |/ N
`adaBoost`
+ c  j( L" |/ a0 k8 [6 ^! ^  M这个类定义了整个 AdaBoost 的实现。构造函数中设置了特征、标签、以及其他一些参数。! B+ ~7 r. y# d2 f6 D( z& I9 Q

4 S6 b  ]2 K6 i6 V( y3 `& `) B#### 1. 构造函数 `__init__`; \* d9 L1 F. ]: Z/ b6 a' ?% G3 q
- **参数**:7 y' {7 W9 `- F- h( x
  - `feature`: 输入特征数据,通常是一个特征矩阵。
, `* R$ V8 b. ]8 ]& Q- p  - `label`: 对应的标签(目标值),通常为1或-1(表示二分类)。2 _* F9 ^0 _4 P3 q
  - `Epsilon`: 允许的误差阈值,用于停止训练的条件。
4 ?1 N4 X4 ]% T9 F- **数据初始化**:
: d: y) C$ q2 R# n; u  - 将特征和标签转换为 NumPy 数组以便于后续操作。
1 {' o  p% K* g- z  - `N`: 样本数量。; U# L6 H! C6 {
  - `error`: 初始分类误差。
' _- a. c  H" [) M: A  - `count_error`: 初始误差计数。
2 {" \% x- }' O- Q  - `alpha`: 存储每个弱分类器的权重。  Y8 f5 @# S: }/ g  r
  - `classifier`: 存储所有弱分类器的列表。
7 v4 I5 D  e8 g* L$ T5 i  - `W`: 初始化每个样本的权重(均匀分布)。5 h# s; J+ @, c5 r

: y7 f7 Y" g* P) q' H8 w3 d#### 2. 方法 `sign`- Z9 c: M$ r/ S3 L
这个方法将一个数值转换为分类标签。若数值为正,返回1;若为负,返回-1;若为0,返回0。
5 d; d; e( I2 L
" i; H7 a/ \' u8 ^2 w#### 3. 方法 `update_W_`/ J- y' q+ r% U/ A! n
该方法用于更新分类器的样本权重 `W`。根据新的弱分类器的性能调整每个样本的权重,错误分类的样本权重会增加,而正确分类的样本权重会减少。
# ~# M: |- ~5 u. R! J7 ^. I4 C4 {$ g  |1 a7 W4 x. s/ s
#### 4. 方法 `__alpha__`
4 Z5 _  s4 V2 P1 ~. j7 J$ B9 i计算并添加当前分类器的权重 `alpha`,这是根据错误率计算的。权重越高表示分类器越重要。- L* H! ^( \5 V! t! Y

( S7 n1 w) `. M4 F" R. y#### 5. 方法 `prediction`) I8 l$ h! W. I6 {- v6 R- ~; y- `' R
根据已经训练好的多个弱分类器输出最终的预测结果。对每个样本,通过加权求和所有弱分类器的预测结果,然后使用 `sign` 方法确定最终的分类标签。0 g8 u. q. C  y% E- t1 m: N

* |: C9 m( S% c/ x#### 6. 方法 `complute_error`. @1 y- s4 m# F; F. g/ C
计算当前模型在训练集上的错误率。基于当前的模型预测结果与实际标签进行比较,统计错误分类的样本数量并计算错误率。
7 J3 a* u" ^5 o9 [% r0 S" C0 a
, L* p( w2 D) O: \8 L* |#### 7. 方法 `train`
" ^2 M1 x- A6 |$ V  J' N3 P这是训练过程的主循环。在当前错误率大于允许的错误阈值 `Epsilon` 时,继续训练:
8 v2 I. t& ^. _4 Z. X- 使用 `weake_classifier` 生成一个新的弱分类器(这个类应为外部定义的弱分类器)。" R2 O, L9 n% b+ G$ i
- 训练弱分类器。
7 q$ {- k4 C. b- 更新误差和样本权重。) O) r, T: P! v: `$ K6 h
- 计算当前的错误率。8 R5 v1 r0 W$ \* l* }5 B- f1 x

8 y5 m' q/ n/ D; e0 O### 总结% U; H: x' K5 d& u
该代码实现了 AdaBoost 的核心逻辑,通过迭代方式组合多个弱分类器,逐步减少分类误差。每个弱分类器的权重分配是根据其分类性能动态调整的,使得整个模型能够改善分类精度。弱分类器的构建和训练通常是在 `weake_classifier` 类中实现的
6 j& Z0 }6 p( ?: i( ?# L
5 |$ M- e) A: M- H5 {' i6 h8 Q
  l/ V2 X) g4 }  Z0 e  H% g- H# y1 Q
- o* u5 l. t9 r# ]

AdaBoost.py

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AdaBoost_test.py

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