特征选择算法综述及进展研究

特征选择算法综述及进展研究特征选择是机器学习和数据挖掘中一个重要的任务，它的目标是从给定的特征集合中找出最相关或最有意义的特征子集。

特征选择不仅可以提高模型的性能，还可以减少训练时间和降低存储成本。

在过去的几十年中，研究人员开发了许多不同的特征选择算法，这些算法可以分为三大类：过滤式方法、包装式方法和嵌入式方法。

过滤式方法是特征选择算法中最简单的一种，它根据某种准则独立于具体的学习算法来评估每个特征的重要性。

常见的过滤式方法有方差选择、相关系数和互信息等。

方差选择依据特征的方差来评估其重要性，如果某个特征在训练集上的方差很小，那么它对于分离不同类别的样本没有贡献，可以被剔除。

相关系数和互信息则是通过计算特征与目标变量之间的相关性来确定特征的重要性。

包装式方法是一种基于搜索和评估的特征选择方法。

它将特征选择看作一个优化问题，通过选择具有最高评估指标的特征子集来解决。

常见的包装式方法有递归特征消除和遗传算法等。

递归特征消除通过递归地建立模型并剔除对预测性能影响较小的特征来选择最佳特征子集。

遗传算法则是一种自适应的优化算法，它通过自然选择、交叉和变异等操作来搜索最佳特征子集。

嵌入式方法是将特征选择和模型训练过程合并在一起的方法。

它通过学习算法本身来选择最佳的特征子集，常见的嵌入式方法有L1正则化和决策树等。

L1正则化可以通过马氏距离或欧式距离来减少特征的数量，从而达到特征选择的目的。

决策树可以通过计算特征的信息增益或基尼系数来选择最佳分裂属性，从而实现特征选择。

在特征选择算法的研究中，近年来涌现出一些新的进展。

一些研究者提出了基于深度学习的特征选择方法，通过训练深度神经网络来选择最佳的特征子集。

一些研究者提出了基于集成学习的特征选择方法，通过结合多个特征选择器的结果来得到更准确的特征子集。

还有一些研究者提出了基于贝叶斯推理的特征选择方法，通过建立概率模型来选择最佳的特征子集。

基于算法的分类器设计中的特征选择方法综述特征选择在算法设计中起着至关重要的作用，决定了分类器的准确性和性能。

本文将对基于算法的分类器设计中的特征选择方法进行综述。

首先，介绍特征选择的概念和作用；其次，列举一些常用的特征选择方法；最后，讨论特征选择方法的优缺点和应用场景。

一、特征选择的概念和作用特征选择是从原始特征集中选择出最具有代表性和区分度的特征，以提高分类器的准确性和效率。

在数据分析和机器学习中，通常会遇到高维数据，即特征数量远大于样本数量的情况。

这时，特征选择可以帮助我们减少数据维度、消除冗余特征，从而提高模型的泛化能力和解释性。

特征选择的作用主要有以下几个方面：1. 减少计算量：通过减少特征数量，可以大大减少分类器训练和预测的计算复杂度，加快算法的速度。

2. 提高分类器准确性：选择最具有区分度和代表性的特征，有助于减少噪音对分类结果的影响，提高分类器的准确性。

3. 改善模型解释性：选择具有实际意义和解释性的特征，有助于理解分类器的决策过程和结果。

4. 降低过拟合风险：去除冗余特征和噪音特征可以减少模型对训练数据的过拟合风险，提高模型的泛化能力。

二、常用的特征选择方法1. 过滤式方法过滤式方法独立于具体的分类器算法，通过计算特征的评价指标，对特征进行排序和选择。

常用的评价指标包括信息增益、互信息、相关系数等。

过滤式方法计算简单，适用于大规模数据集。

但是，过滤式方法忽略了特征和分类器之间的相互关系，可能选择出与分类任务无关或冗余的特征。

2. 包裹式方法包裹式方法使用具体的分类器算法作为特征选择的评价准则，通过搜索特征子集并对子集进行评估。

常用的搜索算法包括贪心搜索、遗传算法等。

包裹式方法考虑了特征和分类器之间的相互关系，能够选择最优的特征子集。

但是，包裹式方法计算复杂度高，对计算资源要求较高。

3. 嵌入式方法嵌入式方法将特征选择与分类器训练过程融合在一起，通过正则化项或惩罚项选择特征。

常用的嵌入式方法有L1正则化、决策树剪枝等。

ＤＯＩ:１０.１９３９２/ｊ.ｃｎｋｉ.１６７１￣７３４１.２０２００６２０６特征选择算法综述及进展研究包㊀芳㊀殷柯欣∗长春工业大学㊀吉林长春㊀１３００００摘㊀要:特征选择算法是一种极为重要的数据处理方法ꎬ能够有效解决维数灾难问题ꎬ也能够实现模型的可理解优化ꎮ当前阶段ꎬ对于特征选择算法的研究日渐增多ꎬ其研究取得了阶段性进展ꎮ本文就特征选择算法的研究情况进行分析ꎬ希望可以为特征选择算法的研究提供借鉴ꎮ关键词:特征选择算法ꎻ研究进展ꎻ研究热点㊀㊀特征选择是非常常见的一种数据降维方法ꎬ它要求我们从原始特征集中来挑选出评估标准最佳的特征子集ꎮ这种方法是通过评选准则来选取最小的特征子集ꎬ来帮助我们把任务更好的进行归类㊁回归ꎬ提高算法的泛化能力ꎬ这样也有助于人们对于模型的理解ꎮ特征选择算法可以最大限度的降低学习中错误的发生ꎮ所以特征选择算法实质上就是对搜索达到最优或者次优子集的优化问题ꎮ我们可以通过选择特征的过程ꎬ把那些与任务关系不大的特征去除ꎮ通常相对简单的数据集其产生的模型会更为精准ꎬ在理解上也更容易被人们接受ꎮ一㊁最优算法研究尽最大努力来进行搜索工作就是一种最直接的优化方法ꎮ毛勇在«特征选择算法研究综述»中表示ꎬ通常来讲ꎬ特征选择的方法可以被认为是一种搜索寻优的问题ꎮ是我们在大小是ｎ的特征集合当中ꎬ搜索空间由２ｎ种可能状态构成ꎮ即使特征数目比较低ꎬ具备较大搜索空间ꎬ倘若当ｎ＝２０ꎬ２２０个为搜索状态ꎬ再对特征评估过程开销进行考量ꎬ在具体运用过程中ꎬ针对存在比较多特征数目条件ꎬ一般情况下ꎬ不可以运用穷尽式搜索ꎮ二㊁随机搜索研究任双桥㊁傅耀文㊁黎湘等人在«基于分类间隔的特征选择算法»中对随机搜索法研究表示ꎬ通常会对概率或者取样处理方法进行运用ꎬ最具代表性的当属Ｒｅｌｉｅｆ方法和其几种变体ꎮ在特征选择领域中ꎬ遗传算法的应用范围在不断扩大ꎮ近段时间ꎬ全新的全局优化算法ꎬ就是遗传算法ꎬ其对生物遗传学观点进行了借用ꎬ利用一些作用机制ꎬ例如:时晨曦㊁张敏情在«基于改进增强特征选择算法的特征融合图像隐写分析»就自然选择㊁变异㊁遗传等进行详尽陈述ꎬ来提高所有个体的适应性ꎮ利用这一点ꎬ能够将大自然 物竞天择ꎬ适者生存 的进化过程表现出来ꎮ通过遗传算法ꎬ在对有关问题进行解决的过程中ꎬ针对需要解决问题的模型结构与参数ꎬ应当开展相关编码工作ꎬ通过字符串ꎬ将其表示出来ꎬ促使问题变得符号化与离散化ꎮ三㊁启发算法研究对于启发式搜索策略而言ꎬ最具代表性的主要包括序列前进法与序列后退法两种ꎮ所谓的序列前进法指的是ꎬ集合开始于空集Ｃꎬ依据评价标准ꎬ每一步根据相关顺序ꎬ由特征全集Ｄ中ꎬ将最好的特征选择ꎬ并加入Ｃ集合中ꎬ直至对停止条件符合ꎮ所谓的序列后退法指的是ꎬ集合开始于特征空集Ｄꎬ每一步都会将一个具备最小影响的特征去除ꎬ一直到与停止条件符合ꎮ将序列前进法与序列后退法联系起来ꎬ促进了 ｐｌｕｓ￣ｌ￣ｔａｋｅａｗａｙ￣ｒ 方法的产生ꎬ该方法开始于空集Ｃꎬ通过序列前进法ꎬ各个步骤将ｌ个特征ꎬ增加至Ｃ中ꎬ之后通过序列后退法ꎬｒ个特征减去ꎮ该方法的推广就是浮动序列前进法与浮动序列后退法ꎬ相关算法会自主生成ｌ与ｒ的值ꎮ局部考虑通常是启发式策略的基础ꎬ要想对全局优化方法进行获取ꎬ其存在很大难度ꎮ四㊁子集评价研究对于所有评价策略而言ꎬ都可以划分为过滤式与包装式两类ꎮ在对特征子集进行选择的过程中ꎬ相比较于包装式方法ꎬ过滤式方法具备更高计算效率ꎮ由于在对特征子集进行验证的过程中ꎬ关于使用特征方面ꎬ无需学习器的辅助ꎬ就能开展相关验证工作ꎬ但是也有可能不能够将最优的特征子集挑选出来ꎮ与之相反ꎬ关于包装式方法方面ꎬ能够以相关训练活动为依托ꎬ利用学习器的表现情况ꎬ来对特征子集进行挑选ꎬ然后ꎬ通过训练好的学习器ꎬ开展相关验证工作ꎬ这样能够实现相关效果的提升ꎮ虽然这一过程所花费的时间比较长ꎬ但是所获取的特征子集能够与分类器需求相符合ꎮ当前ꎬ关于应用率较高的过滤式评价策略方面ꎬ主要包括四种ꎬ即基于距离的检验方法㊁基于信息的验证方法㊁基于独立性的检验方法与基于一致性的检验方法ꎮ五㊁结语自上世纪９０年代以来ꎬ在Ｗｅｂ文档处理㊁基因分析与药物诊断等领域中ꎬ特征选择的研究范围变得更加广泛ꎬ进一步扩大了相关应用ꎮ现代社会信息处于高速发展阶段ꎬ人类所面临的数据不仅数量在急剧增长ꎬ其形式也变得更加多样化ꎬ为了能够满足社会需要ꎬ需要对更好的特征选择算法进行设计ꎮ通过相关特征选择ꎬ能够使维数灾难问题得到妥善处理ꎬ促进算法泛化能力的提高ꎬ实现模型可理解性的提升ꎮ参考文献:[１]谢琪ꎬ徐旭ꎬ程耕国ꎬ陈和平.新的森林优化算法的特征选择算法[Ｊ].计算机应用ꎬ２０１９(１０):１￣７.[２]扈晓君ꎬ康宁.基于特征选择的ＳＶＭ选择性集成学习方法[Ｊ].电子技术与软件工程ꎬ２０１９(１８):１４３￣１４４.[３]孙艳歌ꎬ邵罕ꎬ杨艳聪.基于代价敏感不平衡数据流分类算法[Ｊ].信阳师范学院学报(自然科学版)ꎬ２０１９(１０):１￣５.[４]李克文ꎬ谢鹏ꎬ路慎强.基于不平衡数据类分布学习的特征选择方法[Ｊ].计算机与数字工程ꎬ２０１９ꎬ４７(０９):２２５７￣２２６１＋２２７２.[５]高薇ꎬ解辉.基于粗糙集与人工蜂群算法的动态特征选择[Ｊ].计算机工程与设计ꎬ２０１９ꎬ４０(０９):２６９７￣２７０３.作者简介:包芳(１９９４￣)ꎬ女ꎬ汉族ꎬ河南周口人ꎬ在校研究生ꎬ计算机技术专业ꎮ∗通讯作者:殷柯欣(１９７５￣)ꎬ女ꎬ汉族ꎬ吉林长春人ꎬ博士ꎬ教授ꎬ研究方向:网络安全ꎮ１３２㊀科技风２０２０年２月理论研究。

特征选择算法综述及进展研究特征选择算法是一种用于选择对于特定任务最有意义的特征的方法。

由于在现实生活中的数据通常包含大量的特征，而且许多特征可能并不对所需的任务具有明显的贡献，因此特征选择算法的研究具有非常重要的意义。

本文将综述特征选择算法的相关研究进展，包括其原理、分类、应用以及未来的发展方向等内容，希望能够对特征选择算法的研究有更深入的了解。

一、特征选择算法的原理特征选择算法的核心原理是通过对原始数据的特征进行评估和排序，找出对于目标任务最为重要的特征，从而达到降维、提高模型效率、提升预测精度等目的。

特征选择算法通常分为过滤式、包裹式和嵌入式三大类。

过滤式特征选择算法是通过对特征进行评估和排序，然后选择出最有用的特征进行建模。

它的优点是计算速度快，但缺点是只考虑特征本身的相关性，没有考虑预测模型的性能。

嵌入式特征选择算法将特征选择嵌入到模型的训练过程中，通过对模型的目标函数进行调整来选择最优的特征子集。

它综合了过滤式和包裹式的优点，但也有相应的计算开销。

根据特征选择的方式，特征选择算法可以分为基于过滤式、包裹式和嵌入式的算法。

根据特征选择的目标，特征选择算法又可以分为单变量特征选择、基于特征组合的特征选择和基于模型的特征选择等不同类型。

单变量特征选择算法是指通过对每个特征进行独立评估，找出对目标任务最为重要的特征。

常用的方法包括方差选择法、互信息选择法等。

基于模型的特征选择算法是指通过构建模型，然后根据模型的性能来评估特征的重要性，从而选择最优的特征子集。

常用的方法包括岭回归、Lasso回归等。

特征选择算法在实际应用中有着广泛的应用，包括数据挖掘、模式识别、机器学习等领域。

在数据挖掘领域，特征选择算法可以用来挖掘数据中的隐藏规律和特征，从而帮助企业做出更精准的决策。

在模式识别领域，特征选择算法可以用来识别图像、语音等信息中的关键特征，从而提高识别的准确率。

在机器学习领域，特征选择算法可以用来提升模型的训练速度和预测精度，从而更好地适应实际场景的需求。

特征选择算法综述及进展研究特征选择是机器学习和数据挖掘中一个重要的预处理步骤，它的目标是从原始特征集合中选择出一些最具有代表性和有用的特征，降低维度，提高学习算法的效率和准确率。

在特征选择过程中，常常会面临特征冗余、噪声和维度灾难等问题，如何准确有效地进行特征选择一直是研究的热点之一。

本文将综述近年来特征选择算法的主要进展和研究方向。

1. 过滤式特征选择算法过滤式特征选择算法独立于具体的学习算法，根据特征本身的统计属性进行特征排序和选择。

常用的过滤式特征选择算法有相关系数、信息增益和卡方检验等。

这些算法根据特征与目标变量之间的相关性来选择特征，不考虑特征之间的依赖关系，计算简单，效果稳定，但可能会忽略到一些重要的特征依赖关系。

包裹式特征选择算法将特征选择作为学习算法的一部分，通过搜索特定的特征子集来评估特征的贡献。

常用的包裹式特征选择算法有遗传算法、模拟退火算法和神经网络等。

这些算法充分考虑了特征之间的依赖关系，但计算复杂度高，需要对每个特征子集进行评估，因此计算开销大，且容易过拟合。

嵌入式特征选择算法将特征选择嵌入到学习算法中，通过学习算法自身的特性来选择特征。

常用的嵌入式特征选择算法有LASSO、岭回归和决策树等。

这些算法能够同时考虑特征之间的依赖关系和学习算法的优化目标，但可能会过于依赖学习算法的选择和参数设置。

除了上述三种主要的特征选择算法，还有一些其他的特征选择方法，如稀疏特征选择、基于聚类的特征选择和基于深度学习的特征选择等。

这些方法在特定的问题和数据集上有一定的优势，但需要更加深入的研究和实践。

近年来，特征选择算法在以下几个方面取得了研究进展：1. 结合多个特征选择算法，进行集成选择，提高特征选择的效果和稳定性；2. 考虑不同领域的先验知识，如领域知识、知识图谱和知识关联网络等，进行特征选择；3. 开发新的特征选择评估指标，如稳定性、一致性和可解释性等，更全面准确地评估特征的贡献；4. 结合特征选择和特征抽取，进行联合学习，同时选择和生成新的特征；5. 利用深度学习和强化学习等新兴技术，进行自动化特征选择和特征学习。

大数据分析中的特征选择算法研究导言：随着互联网的快速发展和智能设备的普及，大数据时代已经到来。

大数据分析作为一项技术和应用方法，正在被广泛应用于各个领域，如金融、医疗、电商等。

然而，随着数据规模的不断增大，特征选择作为大数据分析的重要环节，变得愈发关键。

特征选择算法的研究成为了提高数据分析效果的关键所在。

一、特征选择的意义和挑战特征选择是指从所有的特征中选择出最相关和最有信息量的特征，以便提高数据挖掘和机器学习的效果。

在大数据时代，数据规模庞大，特征数量众多，而其中大部分特征可能是冗余的或无关的。

因此，特征选择成了必要的环节。

特征选择的挑战在于如何准确且高效地筛选出最具代表性的特征，以实现数据的降维和模型的优化。

这需要寻找合适的算法来处理各种类型的数据，同时还要考虑特征之间的相关性和耗时的计算。

二、常见的特征选择算法1. Filter算法Filter算法是一种独立于特定学习算法的特征选择方法，它通过对特征进行评估，并根据某种准则对特征进行排序或选择。

常见的Filter算法包括方差选择、皮尔逊相关系数、卡方检验等。

这些算法通过对特征的统计性质进行分析，找到与目标变量之间的相关性，并选择与目标变量相关性高的特征。

2. Wrapper算法Wrapper算法直接使用特征选择的目标模型作为子集评估准则。

它将特征选择看作是一个优化问题，通过搜索的方式寻找最优的特征子集。

常见的Wrapper算法有递归特征消除、遗传算法等。

3. Embedded算法Embedded算法是将特征选择嵌入到机器学习算法中。

通过在训练过程中同时进行特征选择和模型训练，来实现特征的自动选择。

常见的Embedded算法有Lasso回归、决策树等。

这些算法通过引入正则化项或剪枝操作，实现在模型训练过程中对特征进行选择。

三、特征选择算法研究的进展与挑战近年来，随着对大数据分析需求的不断增加，特征选择算法的研究也取得了一系列进展。

例如，研究人员提出了基于深度学习的特征选择方法，利用深度神经网络自动提取特征，有效解决了传统特征选择方法对特征预处理的依赖性。

特征选择算法综述及进展研究
特征选择是机器学习中十分重要的一环，它的目的是从原始的特征集中选择出最有代表性的特征子集，以提高学习算法的性能。

特征选择算法的研究已经成为机器学习领域中的热点问题之一，各种特征选择算法已经被广泛应用于各种应用领域，例如医学、金融、图像识别等。

常见的特征选择算法包括过滤式、包裹式和嵌入式三大类。

过滤式特征选择算法是先根据某个准则计算各个特征的重要性得分，然后根据得分进行排序或直接选取某个分数以上的特征；包裹式特征选择算法是利用某个学习算法进行全量特征子集的搜索和评估，以选择出最佳的特征子集；嵌入式特征选择算法是通过将特征选择嵌入到学习算法中，使特征选择与模型训练同时进行。

在实际应用中，不同类型的特征选择算法各有优劣，具体选取哪种算法需要根据具体应用场景来决定。

近年来，特征选择算法的研究获得了不断的进展。

一方面，研究者不断提出新的特征选择算法，例如基于低秩矩阵分解的特征选择算法、基于图复杂度的特征选择算法等。

这些新算法在某些方面优于传统算法，例如计算复杂度更低、能够处理大规模数据等。

另一方面，研究者不断探究特征选择算法与其他机器学习问题的关系，例如集成学习、半监督学习等。

这些探究不仅丰富了特征选择的理论基础，还为实际应用提供了更多可能性。

总的来说，近年来特征选择算法的研究已经成为机器学习领域中的一个重要方向。

未来研究方向可以在以下几个方面进行拓展：一是深入探究特征选择算法与其他机器学习问题的关系；二是进一步提高特征选择算法在大规模数据上的效率；三是设计更加灵活、适应性更强的特征选择算法，以满足不同应用场景的需要；四是将特征选择算法应用到实际问题中，以验证其有效性和实用性。

特征选择算法综述及进展研究特征选择是机器学习领域中的一个重要问题，其目的是从原数据集中选择出最具区分性的特征，以提高分类或回归的准确率、降低运算成本。

目前，特征选择算法已被广泛应用于图像识别、数据挖掘以及模式识别等领域。

本文主要介绍特征选择算法的进展研究。

一、特征选择算法的分类特征选择算法的分类方法有多种，其中，较为常见的分类方法包括：1.过滤式与包裹式过滤式特征选择是一种优先对特征进行预处理的方法，其主要思想是首先进行特征选择，然后使用被选中的特征进行数据建模。

在过滤式特征选择中，特征的选择与数据建模是分离的步骤。

因此，它能够快速地处理大量数据，但不能保证最优的结果。

包裹式特征选择在建模之前，需要从特征向量中选择一个子集。

这个子集参与模型的构建和评估。

由于它们直接与评估指标相关，因此包裹式特征选择能够产生更优秀的结果，但是计算量比较大。

2.嵌入式目前，特征选择算法的研究在不断地推进，一些新的算法逐渐被提出。

在特征选择算法的研究中，最常用的方法是基于统计学的特征选择和遗传算法优化的特征选择。

以下是一些特征选择算法的主要进展：1.基于卷积神经网络的特征选择卷积神经网络是一种先进的神经网络模型，它被广泛应用于图像识别和语音识别等领域。

在特征选择中，卷积神经网络可以通过卷积操作来处理数据，以提取有效的特征。

通过设定不同的滤波器，卷积神经网络可以自动地提取不同尺度、不同方向、不同特征的信息。

在卷积神经网络的基础上，已经有一些研究工作使用卷积神经网络来进行特征选择。

2.基于重要性权重的特征选择基于重要性权重的特征选择将各个特征根据其重要性进行排序，选取最优的特征子集。

目前，较为常用的重要性权重算法包括决策树、随机森林和支持向量机等。

在这些算法中，特征的重要性评估是通过衡量特征对模型预测的贡献来进行的。

这些算法可以根据其重要性对特征进行排序，从而选择最优的特征子集。

神经网络是一种广泛应用于分类、回归和聚类等领域的模型，它可以自动地学习输入与输出之间的映射关系。

特征选择算法综述及进展研究特征选择算法是机器学习和数据挖掘领域中的重要技术之一，它通过从原始数据中选择最相关的特征来降低模型的复杂度、提高模型的性能和减少过拟合的风险。

在真实世界的数据中，往往存在大量的冗余特征，特征选择算法的作用就是从这些冗余特征中筛选出对于预测目标最为关键的特征，从而提高建模的准确性和效率。

近年来，特征选择算法得到了广泛的关注和研究，在不同领域都有着广泛的应用，因此对特征选择算法的综述及进展研究具有重要的意义。

一、特征选择算法的分类特征选择算法主要可以分为过滤式、包裹式和嵌入式三种类型。

过滤式特征选择是在特征选择和建模之间加入一个中间环节，通过对特征进行评估和排序，并选择出最优的特征子集；包裹式特征选择则是在建模的过程中，通过交叉验证等技术来评估特征子集的性能，并不断优化特征子集；嵌入式特征选择则是将特征选择过程嵌入到模型训练的过程中，通过正则化或剪枝等技术来选择最优的特征子集。

二、特征选择算法的常见方法（一）过滤式特征选择算法1. 信息增益信息增益是一种经典的特征选择方法，它利用信息熵来评估特征对目标变量的影响程度，通过计算特征与目标变量之间的互信息来进行特征选择。

2. 方差选择方差选择是一种简单直观的特征选择方法，它通过计算每个特征的方差来评估特征的重要性，方差较小的特征往往对目标变量的影响较小，可以进行筛选。

（二）包裹式特征选择算法1. 递归特征消除递归特征消除是一种常用的包裹式特征选择方法，它通过反复地训练模型并消除对预测性能影响较小的特征来进行特征选择。

2. 基于遗传算法的特征选择基于遗传算法的特征选择方法通过模拟生物进化的过程进行特征选择，利用交叉和变异等操作来不断优化特征子集。

（三）嵌入式特征选择算法1. Lasso回归Lasso回归是一种常用的嵌入式特征选择方法，它利用L1正则化来惩罚模型的复杂度，从而实现对特征的选择和模型的训练。

2. 基于树的特征选择基于树的特征选择方法通过构建决策树或随机森林等模型来进行特征选择，利用树模型的特征重要性来评估特征的重要性。