这篇文章主要介绍“Python如何利用随机森林对特征重要性计算评估”，在日常操作中，相信很多人在Python如何利用随机森林对特征重要性计算评估问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”Python如何利用随机森林对特征重要性计算评估”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！
1 前言
2 随机森林（RF）简介
3 特征重要性评估
4 举个例子
随机森林是以决策树为基学习器的集成学习算法。随机森林非常简单，易于实现，计算开销也很小，更令人惊奇的是它在分类和回归上表现出了十分惊人的性能，因此，随机森林也被誉为“代表集成学习技术水平的方法”。
只要了解决策树的算法，那么随机森林是相当容易理解的。随机森林的算法可以用如下几个步骤概括：
1.用有抽样放回的方法（bootstrap）从样本集中选取n个样本作为一个训练集
2.用抽样得到的样本集生成一棵决策树。在生成的每一个结点：
随机不重复地选择d个特征
利用这d个特征分别对样本集进行划分，找到最佳的划分特征（可用基尼系数、增益率或者信息增益判别）
3.重复步骤1到步骤2共k次，k即为随机森林中决策树的个数。
4.用训练得到的随机森林对测试样本进行预测，并用票选法决定预测的结果。
下图比较直观地展示了随机森林算法（图片出自文献2）：
图1：随机森林算法示意图
没错，就是这个到处都是随机取值的算法，在分类和回归上有着极佳的效果，是不是觉得强的没法解释~
然而本文的重点不是这个，而是接下来的特征重要性评估。
现实情况下，一个数据集中往往有成百上前个特征，如何在其中选择比结果影响最大的那几个特征，以此来缩减建立模型时的特征数是我们比较关心的问题。这样的方法其实很多，比如主成分分析，lasso等等。不过，这里我们要介绍的是用随机森林来对进行特征筛选。
用随机森林进行特征重要性评估的思想其实很简单，说白了就是看看每个特征在随机森林中的每颗树上做了多大的贡献，然后取个平均值，最后比一比特征之间的贡献大小。
好了，那么这个贡献是怎么一个说法呢？通常可以用基尼指数（Gini index）或者袋外数据（OOB）错误率作为评价指标来衡量。
我们这里只介绍用基尼指数来评价的方法，想了解另一种方法的可以参考文献2。
值得庆幸的是， sklearn已经帮我们封装好了一切，我们只需要调用其中的函数即可。
我们以UCI上葡萄酒的例子为例，首先导入数据集。
import pandas as pd url = 'http://archive.ics.uci.edu/ml/machine-learning-databases/wine/wine.data' df = pd.read_csv(url, header = None) df.columns = ['Class label', 'Alcohol', 'Malic acid', 'Ash', 'Alcalinity of ash', 'Magnesium', 'Total phenols', 'Flavanoids', 'Nonflavanoid phenols', 'Proanthocyanins', 'Color intensity', 'Hue', 'OD280/OD315 of diluted wines', 'Proline']
然后，我们来大致看下这时一个怎么样的数据集
import numpy as np np.unique(df['Class label'])
输出为
array([1, 2, 3], dtype=int64)
可见共有3个类别。然后再来看下数据的信息：
df.info()
输出为
<class 'pandas.core.frame.DataFrame'> RangeIndex: 178 entries, 0 to 177 Data columns (total 14 columns): Class label 178 non-null int64 Alcohol 178 non-null float64 Malic acid 178 non-null float64 Ash 178 non-null float64 Alcalinity of ash 178 non-null float64 Magnesium 178 non-null int64 Total phenols 178 non-null float64 Flavanoids 178 non-null float64 Nonflavanoid phenols 178 non-null float64 Proanthocyanins 178 non-null float64 Color intensity 178 non-null float64 Hue 178 non-null float64 OD280/OD315 of diluted wines 178 non-null float64 Proline 178 non-null int64 dtypes: float64(11), int64(3) memory usage: 19.5 KB
可见除去class label之外共有13个特征，数据集的大小为178。
按照常规做法，将数据集分为训练集和测试集。
from sklearn.cross_validation import train_test_split from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier x, y = df.iloc[:, 1:].values, df.iloc[:, 0].values x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(x, y, test_size = 0.3, random_state = 0) feat_labels = df.columns[1:] forest = RandomForestClassifier(n_estimators=10000, random_state=0, n_jobs=-1) forest.fit(x_train, y_train)
好了，这样一来随机森林就训练好了，其中已经把特征的重要性评估也做好了，我们拿出来看下。
importances = forest.feature_importances_
indices = np.argsort(importances)[::-1]
for f in range(x_train.shape[1]):
print("%2d) %-*s %f" % (f + 1, 30, feat_labels[indices[f]], importances[indices[f]]))输出的结果为
1) Color intensity 0.182483 2) Proline 0.158610 3) Flavanoids 0.150948 4) OD280/OD315 of diluted wines 0.131987 5) Alcohol 0.106589 6) Hue 0.078243 7) Total phenols 0.060718 8) Alcalinity of ash 0.032033 9) Malic acid 0.025400 10) Proanthocyanins 0.022351 11) Magnesium 0.022078 12) Nonflavanoid phenols 0.014645 13) Ash 0.013916
对的就是这么方便。
如果要筛选出重要性比较高的变量的话，这么做就可以
threshold = 0.15 x_selected = x_train[:, importances > threshold] x_selected.shape
输出为
(124, 3)
到此，关于“Python如何利用随机森林对特征重要性计算评估”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注亿速云网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！
免责声明：本站发布的内容（图片、视频和文字）以原创、转载和分享为主，文章观点不代表本网站立场，如果涉及侵权请联系站长邮箱：is@yisu.com进行举报，并提供相关证据，一经查实，将立刻删除涉嫌侵权内容。
