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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:" }% k1 o* @  ?" V! }
8 \2 Q( M/ F7 Q1 b
`adaBoost`( F5 M4 v: X+ g! K# z2 W9 D
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。6 F! ~& g: F( [, e1 H
4 k7 P' k9 s$ m# p$ e
#### 1. 构造函数 `__init__`
: W( e- R# _2 z  c1 }# e- |0 Z- **参数**:
) D) _- e% {% A' |  - `feature`: 输入特征数据,通常是一个特征矩阵。; m2 J( m/ o. f" U6 C+ R
  - `label`: 对应的标签(目标值),通常为1或-1(表示二分类)。1 F5 |$ [, E- u0 j) S& S; y& _0 S
  - `Epsilon`: 允许的误差阈值,用于停止训练的条件。: d  P1 W$ u# |! S6 \# K
- **数据初始化**:$ [) e. }" G, y
  - 将特征和标签转换为 NumPy 数组以便于后续操作。
0 r9 {4 k9 p# y. j. ]% }3 Y; |3 [  - `N`: 样本数量。: B3 k2 J5 S- Q2 \* n! j& i
  - `error`: 初始分类误差。5 ?4 y. w6 r7 S! D! E
  - `count_error`: 初始误差计数。
% V) p- x5 G! `, w9 A- ^4 }  - `alpha`: 存储每个弱分类器的权重。
+ S4 I8 d+ r7 W  - `classifier`: 存储所有弱分类器的列表。) m6 u9 I6 N: x+ i
  - `W`: 初始化每个样本的权重(均匀分布)。" a+ \5 R' x  d( M. k8 Y
$ J) W8 x9 ?5 S
#### 2. 方法 `sign`
* x8 y' a2 f- G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。
: a: W/ y4 m- F4 V  O4 O+ T+ ]0 `
#### 3. 方法 `update_W_`& q$ I: m) H7 X
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。! F0 E; R* \4 W" m3 l5 B( Q* }$ E
  C. ?* u' n2 @9 f
#### 4. 方法 `__alpha__`: A5 H7 {0 a$ z- T& |
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。
3 T0 m9 `8 \9 {
7 ~7 o+ A% V! o#### 5. 方法 `prediction`% B6 a0 s8 E" ]. i! h* g
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。
& O& s, T3 ?7 K) f( b5 m. X
6 ?; g; k/ Z* `. [3 r#### 6. 方法 `complute_error`
; O: ?6 U* A* i! C# j7 O$ S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。2 d- F2 [0 p. ?! p7 f0 K  z0 _. b- Y# I

- b8 V/ Q+ r1 E4 B( l+ ^8 [#### 7. 方法 `train`% ?( l* E' P/ N
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:7 k( ]1 }3 @% O& y2 X' I2 j
- 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)。
8 T/ n- g5 p4 J0 ^  P- 训练弱分类器。
# S  {. ~& k- O+ h+ k- 更新误差和样本权重。
3 W; J; X1 F+ m- ?8 l) p- 计算当前的错误率。
3 a1 q) y! C+ B/ T% M7 V! S% \6 Q! E: F, C4 ?8 e
### 总结
( A( ^2 A; D7 m: K8 s4 @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& B7 H3 ]  ^+ V) P( p

) _+ T" P8 Z- n1 U- N
5 Z2 P" W5 H" H3 P
1 I- {6 r) [- d8 }; b0 K; B
4 X5 j1 }# F! q4 ^  g+ s2 A6 u

AdaBoost.py

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AdaBoost_test.py

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