特征选择综述
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机器学习算法在药物剂量优化中的应用研究摘要:药物剂量优化是药物治疗的重要环节,直接影响患者治疗效果和安全性。
传统的药物剂量选择依赖于经验和试错,存在个体差异和剂量调整困难等问题。
近年来,随着机器学习算法在医疗领域的应用日益增多,药物剂量优化中也开始利用机器学习算法进行个体化剂量预测。
本文综述了机器学习算法在药物剂量优化中的应用研究,包括数据集构建、特征选择、算法选择和模型评估等方面,为未来相关研究提供参考。
1. 引言药物剂量优化是指根据患者的特点和药物的特性,确定最佳剂量以达到最佳疗效和安全性的目的。
传统的剂量选择方法主要基于经验和试错,存在个体差异大和剂量调整困难等问题。
而机器学习算法则能够根据大数据分析和学习,构建个体化的剂量预测模型,为药物剂量优化提供新的方法和思路。
2. 数据集构建在机器学习算法应用于药物剂量优化的研究中,构建合适的数据集是关键。
首先,需要收集包括药物特性、患者个体信息以及治疗效果等多种数据,并进行合理的整理和处理。
其次,数据集应包含大量的样本,以提高模型的训练效果和推广能力。
此外,还应注意数据的质量和准确性,以保证模型的可靠性和可行性。
3. 特征选择在机器学习算法应用中,特征选择是构建准确模型的关键环节。
针对药物剂量优化,特征选择应考虑患者的基因型、年龄、性别、身体质量指数等多方面因素。
通过分析不同特征与药物剂量的相关性和预测性能,筛选出对剂量预测具有重要作用的特征,进而构建高效的模型。
4. 算法选择机器学习算法广泛应用于药物剂量优化中,常用的算法包括决策树、支持向量机、随机森林、神经网络等。
不同算法具有不同的优势和适用场景,应根据具体数据和研究目的选择合适的算法。
同时,在算法选择过程中可考虑使用集成学习方法,将多个算法的优势结合起来,提高模型的准确性和稳定性。
5. 模型评估模型评估是机器学习算法应用研究中不可或缺的一环。
对于药物剂量优化的研究,模型评估可以通过交叉验证、训练集和测试集的划分等方法进行。
hsi分类综述-回复文章题目:HSI分类综述:从原理到应用的一步一步解析引言:随着人工智能和计算机视觉的快速发展,图像分类成为一个备受关注和研究的领域。
HSI(Hyper-spectral Imaging)分类作为一种新兴的图像分类技术,对于光谱数据的高效处理和准确分类具有重要意义。
本文将从HSI分类的原理到应用的多个方面进行逐步解析,以帮助读者全面了解这项技术及其潜力。
一、HSI分类的原理解析1.1 HSI分类介绍HSI分类是一种基于光谱信息的高光谱图像分类技术,可以对图像数据进行细致精确地分析和分类。
相比于传统的图像分类方法,HSI分类能够利用图像中多个波段的光谱信息,提供更加丰富的图像特征,从而达到更高的分类准确度。
1.2 HSI分类的基本原理HSI分类的基本原理是将图像数据从三维的光谱空间转化为二维的特征空间,然后利用分类算法对特征空间进行处理和分类。
具体来说,通过提取和选择合适的光谱特征,将高维的光谱数据降维到低维的特征空间中,再使用分类算法进行模型训练和分类任务的完成。
1.3 HSI分类的关键技术在实现HSI分类过程中,有几个关键的技术需要关注:- 光谱信息提取:提取图像中每个像素点的光谱信息,获取不同波段的光谱曲线。
- 光谱特征选择:从光谱数据中选择出具有较高分类能力的光谱特征,如主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)等方法。
- 分类算法选择:选择适合HSI分类的算法,如支持向量机(SVM)、随机森林(RF)等。
二、HSI分类算法的研究进展2.1 传统HSI分类算法在HSI分类算法的研究中,传统的分类方法主要包括最大似然分类(MLC)、支持向量机分类(SVM)、随机森林分类(RF)等。
这些方法在一定程度上满足了HSI分类的需求,但仍然存在一些问题,例如计算复杂度高、泛化能力差等。
2.2 深度学习在HSI分类中的应用随着深度学习技术的发展,越来越多的研究者开始尝试将深度学习方法应用于HSI分类中。
文本情绪分析综述随着社交媒体和在线交流的普及,人们产生和接触到的文本信息越来越丰富。
这些文本信息中蕴含着大量的情感信息,对于理解人们的需求、意见和态度具有重要意义。
文本情绪分析正是一种用于提取和处理这些情感信息的技术。
本文将综述文本情绪分析的基本概念、现状、趋势以及未来研究方向。
一、引言文本情绪分析是一种自然语言处理技术,通过计算机算法自动识别和分析文本中的情感倾向。
这种技术可以应用于诸多领域,如智能客服、广告效果评估、新闻报道分析等。
准确、高效的文本情绪分析技术对于企业、政府和社会各界具有重要意义。
二、情感分析文本情绪分析的核心是情感词典和机器学习算法。
情感词典是一种包含情感词汇及其权重的词典,用于表示文本中的情感倾向。
机器学习算法则是通过训练大量样本学习文本情感倾向的模型,并对新文本进行情感预测。
在情感分析过程中,特征选择和模型训练是两个关键环节。
特征选择涉及到从文本中提取有意义的信息,如词频、词性、句法等,用于判断文本的情感倾向。
模型训练则是通过机器学习算法,将提取的特征输入到模型中进行训练,以得到更准确的情感预测结果。
三、应用领域文本情绪分析在各个领域都有广泛的应用。
例如,在智能客服领域,文本情绪分析可以帮助企业快速了解客户需求和意见,提高客户满意度;在广告文案领域,文本情绪分析可以评估广告效果,为广告制作提供参考;在新闻报道领域,文本情绪分析可以分析作者的情感倾向,帮助读者更好地理解报道内容。
然而,文本情绪分析在实际应用中仍面临一些挑战,如情感词典的不完善、不同文化背景下的情感差异等。
因此,提高文本情绪分析的准确性和普适性仍是未来的重要研究方向。
四、未来展望随着深度学习和自然语言处理技术的不断发展,文本情绪分析的准确性和应用范围也将得到进一步提升。
未来,文本情绪分析有望实现以下发展:1、算法优化:结合深度学习和传统机器学习算法的优点,提高情感分析的准确性。
例如,使用预训练的深度学习模型进行情感预测,以及结合多种特征进行模型训练等。
特征融合综述-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在特征融合的研究领域中,特征融合是指将来自不同数据源、不同特征空间或不同特征提取算法得到的特征信息进行整合、融合,以提高模式分类、识别、检测等任务的性能。
特征融合在计算机视觉、模式识别、人工智能等多个领域都有着广泛的应用。
随着深度学习技术的兴起,特征融合也得到了更多的关注和研究。
本篇文章将系统地综述特征融合的定义、背景、发展历程、方法与技术、优势与挑战以及未来发展趋势。
通过对已有研究成果的总结和分析,将全面展示特征融合在各个领域的应用情况和未来发展方向,为相关研究人员提供有益的参考和启示。
1.2文章结构文章结构本文主要包括三个部分:引言、正文和结论。
在引言部分,将对特征融合进行概述,介绍文章的结构和目的。
在正文部分,将详细介绍特征融合的定义和背景,包括特征融合的概念和意义、在不同领域的应用以及发展历程。
接着将介绍特征融合的方法与技术,包括传统特征融合方法、深度学习在特征融合中的应用以及其他新兴特征融合技术。
最后,将探讨特征融合的优势与挑战,包括其优势、挑战以及未来发展趋势。
在结论部分,将对文章进行总结和展望,强调特征融合的重要性,并提出结论和展望未来发展方向。
文章的目的是对特征融合这一技术进行深入探讨和综述,系统地总结特征融合的定义、背景、方法与技术、优势与挑战以及未来发展趋势。
通过对特征融合在不同领域的应用进行分析和总结,探讨其在实际问题中的作用和意义。
同时,文章旨在展示特征融合的重要性,帮助读者更好地理解和应用这一技术,促进相关领域的发展和创新。
最终目的是为读者提供一个全面、清晰的了解特征融合的综合资料,激发读者对特征融合的兴趣,推动其在实际应用中的广泛应用。
请编写文章1.3 目的部分的内容2.正文2.1 特征融合的定义和背景特征融合是指将来自多个信息源的特征结合在一起,以提高数据处理和分析的效果。
在数据科学和机器学习领域,特征融合被广泛应用于分类、回归、聚类等任务中。
hsi分类综述-回复什么是HSI 分类?HSI(Hue-Saturation-Intensity)分类是一种基于图像颜色和亮度的分类方法。
它将图像的颜色信息转换为颜色空间中的向量,并使用这些向量来区分不同的类别或类型。
HSI分类是一种常见的计算机视觉任务,它在许多领域中得到了广泛的应用,如图像处理、计算机视觉、图像识别等。
HSI 颜色空间基础HSI 颜色空间是一种二维的圆柱坐标系,在这个坐标系中,颜色信息被表示为色相(Hue)、饱和度(Saturation)和强度(Intensity)三个分量。
色相表示颜色的基本属性,是纯色的唯一属性,范围从0-360度。
饱和度表示颜色的纯度和鲜艳程度,从0-1之间的值。
强度表示颜色的亮度,也从0-1之间的值。
HSI 分类的一般步骤HSI 分类的一般步骤包括图像预处理、特征提取、特征选择和分类器设计。
1. 图像预处理图像预处理是任何图像分类任务的第一步,其目的是对图像进行一些基本操作,以提高分类算法的效果。
常用的图像预处理操作包括去噪、平滑处理、边缘检测等。
去噪操作可以去除图像中的噪声,使得分类器更准确地提取特征。
平滑处理可以降低图像的噪声级别,并改善特征的稳定性。
边缘检测可以提取图像的边缘信息,有助于区分不同类别的样本。
2. 特征提取特征提取是从图像中抽取有意义的信息用于分类的过程。
在HSI分类中,常用的特征提取方法包括直方图特征、纹理特征和颜色特征。
直方图特征是在HSI颜色空间中统计不同颜色区域的像素数量,可以反映出图像的色彩分布情况。
纹理特征可以利用灰度共生矩阵等方法来描述图像的纹理信息。
颜色特征可以通过计算图像中不同颜色在HSI颜色空间内的分布情况来区分不同类别的图像。
3. 特征选择特征选择是从提取的特征中选择最具有代表性的特征,以提高分类器的分类准确率和效率。
常用的特征选择方法包括信息增益、互信息和卡方检验等。
这些方法可以评估特征与目标类别之间的相关性,选择最具有判别能力的特征。
环境因子向前选择法标题:环境因子向前选择法:优化模型预测与特征选择的有效手段导语:在大数据时代,模型预测及特征选择是数据挖掘领域的重要研究课题。
环境因子向前选择法,作为一种有效的模型优化手段,在数据处理中被广泛运用。
本文将介绍环境因子向前选择法的原理、应用及其在优化模型预测与特征选择中的作用。
一、环境因子向前选择法的原理(重要性排序)环境因子向前选择法是一种以环境因子重要性排序为基础的方法,通过对多个特征的组合进行逐步选择,最终形成一个最佳模型。
其核心过程包括:1. 初始化:选择一个特征(环境因子)作为首要特征,构建初始模型,并评估其性能。
2. 增加特征:逐步添加其他特征,并通过交叉验证或信息准则计算模型误差,判断特征的重要性。
3. 选择重要特征:选择最优特征,并更新模型。
4. 终止条件:根据事先确定的终止准则,如最大特征数目或性能改善的阈值,确定模型选择的终止。
二、环境因子向前选择法在模型预测中的应用1. 模型选择:环境因子向前选择法通过不断选择重要环境因子,可以有效优化模型的选择过程,避免过拟合或欠拟合问题,提高模型的预测准确性。
2. 特征选择:在大规模数据集中,选取合适的特征对模型来说至关重要。
环境因子向前选择法通过筛选和评估特征,可以挖掘出真正与结果相关的特征,降低特征的维度和冗余,提高模型的可解释性。
3. 敏感性分析:环境因子向前选择法通过不断添加、删除特征,可以评估不同特征对模型结果的影响,帮助分析模型的敏感性和鲁棒性。
三、环境因子向前选择法在优化模型预测与特征选择中的局限性1. 特征依赖性:环境因子向前选择法无法考虑特征间的依赖关系,可能选择出具有冗余信息的特征,降低模型性能。
2. 数据局部性:环境因子向前选择法在进行特征选择时,可能受到数据的局部性影响,无法全局优化特征选择结果。
3. 终止准则选择:环境因子向前选择法终止准则的选择对模型性能有较大影响,需要根据具体问题进行合理选择。
提高模型准确度的机器学习技巧综述机器学习模型的准确度是评估模型性能的重要指标之一。
提高模型准确度的关键是找到合适的特征、选择适当的算法和优化超参数。
本文将介绍几种提高机器学习模型准确度的常用技巧,包括特征工程、数据预处理、模型选择和调参优化。
一、特征工程特征工程是应用机器学习的关键步骤之一。
良好的特征能够提供更多有价值的信息,从而改善模型的性能。
以下是几种常用的特征工程技巧:1. 特征选择:通过选择最相关的特征来减少特征空间的维度,从而降低模型复杂度。
常用的特征选择方法有卡方检验、信息增益、相关系数等。
2. 特征变换:通过对特征进行数学变换,可以提取出更具有代表性的特征。
例如,对数变换、归一化、标准化等。
3. 特征创造:通过组合已有的特征或者从原始数据中提取新的特征,可以增加模型的表达能力。
例如,多项式特征、交叉特征等。
二、数据预处理数据预处理是指对原始数据进行清洗、转换和归一化等操作,以提高模型的性能和稳定性。
以下是几种常用的数据预处理技巧:1. 数据清洗:去除重复值、处理缺失值和异常值等。
处理缺失值的方法有删除样本、均值填充、中位数填充、插值等。
2. 数据转换:将非数字型数据转换为数字型数据,以便模型能够处理。
例如,使用独热编码将分类特征转换为数值特征。
3. 数据归一化:通过将数据映射到一个特定的范围内,可以加快模型的收敛速度和提高模型的稳定性。
常用的归一化方法有Z-score标准化和MinMax标准化。
三、模型选择选择适合问题的机器学习算法也是提高模型准确度的关键之一。
以下是几种常用的机器学习算法:1. 决策树:通过构建一棵树形的判定模型来进行分类和预测。
决策树易于解释和理解,适用于处理特征具有明显分割点的问题。
2. 支持向量机(SVM):通过将样本映射到高维空间,使得样本能够更好地分离。
SVM适用于处理高维数据和非线性问题。
3. 随机森林:通过构建多个决策树,并采用投票方式进行分类,提高了模型的鲁棒性和准确度。
可解释的深度知识追踪方法综述目录一、内容概述 (2)1.1 背景与意义 (3)1.2 研究目的与问题 (4)1.3 文献综述范围与限制 (5)二、深度知识追踪基本概念 (6)2.1 深度学习与知识追踪 (7)2.2 可解释性在知识追踪中的重要性 (9)2.3 现有研究的不足与挑战 (10)三、基于模型可解释性的知识追踪方法 (12)3.1 基于决策树的追踪方法 (13)3.2 基于贝叶斯网络的追踪方法 (14)3.2.1 贝叶斯网络构建过程 (16)3.2.2 基于概率推理的追踪算法 (17)3.3 基于神经网络的可解释性方法 (18)3.3.1 神经网络结构可视化 (19)3.3.2 权重分析 (20)四、基于数据可解释性的知识追踪方法 (22)4.1 数据预处理与特征选择 (23)4.2 可视化技术 (24)4.3 基于统计分析的方法 (25)4.3.1 相关性分析 (27)4.3.2 因子分析 (28)五、混合方法与创新点 (30)5.1 结合多种追踪方法的混合方法 (31)5.2 新型可解释性追踪方法的提出 (33)5.3 在实际应用中的效果评估 (34)六、结论与展望 (35)6.1 研究成果总结 (36)6.2 研究局限与未来方向 (37)6.3 对相关领域研究的启示 (38)一、内容概述随着人工智能技术的不断发展,深度知识追踪已成为研究热点。
为了更好地理解和应用深度知识追踪方法,本文将对相关方法进行综述,概括其基本原理、主要任务、关键技术和应用场景。
深度知识追踪方法旨在通过学习数据中的隐含关系,构建可解释的深度模型,以实现对未知数据的预测和推理。
其主要任务包括:特征提取、关系挖掘、模型构建和模型评估。
特征提取是基础,关系挖掘是关键,模型构建是手段,模型评估是目的。
在关键技术方面,深度知识追踪方法主要依赖于表示学习、迁移学习、多任务学习和强化学习等技术。
表示学习旨在将原始数据转化为具有丰富语义信息的表示,以便于后续处理;迁移学习利用已有知识解决新领域中的问题;多任务学习旨在同时学习多个相关任务,提高模型的泛化能力;强化学习则通过与环境交互来优化模型性能。
文本分类综述文本分类是计算机自然语言处理中的一个热门话题,它的主要功能是根据文本内容,将文本分配到具体的类别中。
一般来说,文本分类技术可以应用到电子邮件分类、新闻分类和文本摘要等应用中,能够提高企业、部门和个人的工作效率,从而改善文本检索和内容挖掘的效率。
文本分类有两种基本的方法:机器学习和传统分类技术。
机器学习技术利用分类模型对历史数据进行预测,而传统分类技术是通过静态文本特征,如关键词或语义、句法等,来进行分类。
机器学习技术有很多技术,包括最常用的朴素贝叶斯、决策树、支持向量机、K近邻(KNN)算法、AdaBoost算法和随机森林算法等。
朴素贝叶斯算法是文本分类中最流行的算法,它假设每一个特征属性独立于其他属性,并且依赖于假定的类标签。
决策树算法可以从历史数据中学习出特征规则,并从中推断出文本类别。
支持向量机是一种基于核函数的算法,它将文本数据映射到高维空间,从而使分类更加有效。
K近邻算法的思路很简单,即根据计算出的K个最近邻居的文本,预测新的文本所属的类别。
AdaBoost算法主要是通过计算文本的权重,对训练数据进行加权,从而提高分类的准确性。
而随机森林算法则是基于随机森林的方法,通过构建多棵树,其中每棵树都有一个独立的预测结果,最后根据多棵树的结果进行综合判断,从而得出最终的类别结果。
文本分类需要考虑的有很多要素,其中经常用到的是特征选择和特征提取。
特征选择是指选择可用于训练模型的有效特征,而特征提取是指从原始文本中提取出可用于文本分类的有效特征,包括词袋模型、TF-IDF模型、单词嵌入等。
有几种低维表示法可以帮助更好地表示文本特征,这些表示法包括奇异值分解(SVD)、隐语义分析(LSA)、主题模型(LDA)和词嵌入(Word2Vec)等。
奇异值分解(SVD)是一种无监督降维技术,可以将文本由高维向低维进行压缩,从而可以减少数据的冗余特征,提高分类的效率。
隐语义分析(LSA)也是一种无监督学习技术,可以从文本中发现隐藏的语义联系,并把它们转换为低维的表示形式。
基于深度学习的跨模态检索综述一、本文概述随着信息技术的快速发展,多模态数据,如文本、图像、音频、视频等,已成为人们获取信息的主要方式。
跨模态检索,作为一种能在不同模态数据间进行关联和搜索的技术,近年来受到了广泛的关注。
深度学习,作为一种强大的机器学习方法,为跨模态检索提供了强大的技术支持。
本文旨在综述基于深度学习的跨模态检索的最新研究进展,探讨其基本原理、主要方法、应用领域以及面临的挑战,以期能为该领域的研究者提供全面的参考和启示。
在本文中,我们将首先介绍跨模态检索的基本概念和研究背景,阐述其在实际应用中的重要性和意义。
接着,我们将回顾深度学习的发展历程,探讨其在跨模态检索中的应用及其优势。
然后,我们将详细介绍基于深度学习的跨模态检索的主要方法,包括基于表示学习的跨模态检索、基于生成模型的跨模态检索以及基于对抗学习的跨模态检索等。
我们还将介绍跨模态检索在各个领域的应用,如图像-文本检索、音频-文本检索、视频-文本检索等。
我们将对基于深度学习的跨模态检索的研究现状进行总结,分析其存在的问题和挑战,并对未来的研究方向进行展望。
我们希望通过本文的综述,能为跨模态检索领域的研究者提供有益的参考,推动该领域的研究进一步发展。
二、跨模态检索的基本原理和方法跨模态检索是指利用不同模态的数据(如文本、图像、音频、视频等)进行信息检索的一种技术。
其基本原理和方法主要包括模态间的映射和对应关系的建立、特征提取和表示、以及相似度计算和匹配等步骤。
跨模态检索需要建立不同模态数据之间的映射和对应关系。
由于不同模态的数据具有不同的特性,如何将它们映射到同一个特征空间中,使得它们之间可以进行比较和匹配,是跨模态检索的关键问题之一。
常用的映射方法包括基于深度学习的映射方法、基于典型相关分析的方法、基于矩阵分解的方法等。
特征提取和表示是跨模态检索的另一个重要步骤。
对于不同模态的数据,需要采用相应的特征提取方法,将其转化为适合进行检索的特征表示。
Vocationaleducation 职业教育Cutting Edge Education 教育前沿 321中职思辨能力与技能量表综述报告文/黄宗平摘要:思辨能力是学生个体思维能力的重要组成部分,也是各个阶段学校培养学生的重要能力目标。
但是,由于一直以来由于教师和学生本人把考试和技能放在第一位,往往忽视了学生思辨能力的培养。
导致学生的思辨能力水平不高。
想要了解学生的思辨能力,就要通过适合学生用的测评量表。
本文对现有主要思辨测评量表做评述,旨在让研究这对不同的量表优点及不足有整体的了解。
旨在让研究者更好了解不同年龄及学习阶段的思辨现状。
关键词:学生;思辨能力;量表引言:当今世界,人才的培养是国家发展的重要因素,而思辨能力是培养一个人思维能力的重要组成部分。
随着我国经济的高速发展,我国各个阶段的学生思辨能力也是重点培养目标。
对专业技术工作人员的需求不断加大,近几年更是对职业教育阶段不断的扩大招生规模。
在生源不断扩大的同时,也面临了严峻的生源质量的考验。
现阶段,我国大多数中职生都来自于中考落榜,无法进入普通高中的大部分学生,这部分学生的初中阶段的文化基础比较不够扎实、思考问题的能力也参差不齐。
当学生们遇到或者解决问题的适时候,通常是经验主义,不具备较好的思辨技能和思辨能力。
容易出现逻辑不清、思维的一元化一等情况。
因此本阶段的教学内容不应该只局限于对学生职业技术的培养。
中职阶段是培养未来职业人才的重要阶段,所以在本阶段的学习和教学过程中,不应该单纯重视职业技能的培养,还应该重视本阶段学生思辨能力的训练和培养。
只有加强思想上和技能上的教学才能更加适应未来职业要求,为我国的不同岗位提供更优质的人才。
本文针对适合作为中职生思辨能力的测评量表进行综述。
因为要想科学有针对性的了解对学生思辨能力现状,就要用到不同的测评量表。
1 国外主要思辨能力测评量表国外思维能力的量的开发表始于19世纪80年代,到90年代西方国家对思辨能力研究日趋兴盛。
贝叶斯分类器及其优化策略研究论文素材1. 引言贝叶斯分类器是一种基于贝叶斯定理的分类算法,已被广泛应用于机器学习和数据挖掘领域。
本文旨在探讨贝叶斯分类器的原理和常见的优化策略。
2. 贝叶斯分类器原理贝叶斯分类器基于概率模型进行分类,通过计算后验概率来判断样本属于不同类别的概率大小。
其基本公式为:P(C|X) = P(X|C) * P(C) / P(X)其中,P(C|X)表示给定样本X时类别C的后验概率,P(X|C)表示样本X在类别C下的条件概率,P(C)表示类别C的先验概率,P(X)表示样本X的边缘概率。
3. 贝叶斯分类器的优化策略3.1 特征选择特征选择是贝叶斯分类器优化的重要一环,通过选择具有更强分类能力的特征来提升分类器性能。
常用的特征选择方法有信息增益、卡方检验、互信息等。
3.2 特征转换特征转换是将原始特征转换为高维特征或低维特征,以提高分类器的性能。
常见的特征转换方法有主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)等。
3.3 参数估计贝叶斯分类器需要估计概率参数,通常使用最大似然估计或贝叶斯估计方法。
最大似然估计通过最大化训练样本的似然函数来估计参数,贝叶斯估计则引入先验概率来调整参数估计过程。
3.4 模型选择贝叶斯分类器的模型选择是指选择合适的概率模型来表示条件概率分布。
常见的贝叶斯分类器模型有朴素贝叶斯分类器、高斯朴素贝叶斯分类器、多项式朴素贝叶斯分类器等。
4. 贝叶斯分类器的应用贝叶斯分类器广泛应用于文本分类、垃圾邮件过滤、情感分析等领域。
其优点包括模型简单、计算效率高以及对噪声数据具有较好的鲁棒性。
5. 实验与分析通过对不同数据集的实验,比较了不同优化策略对贝叶斯分类器性能的影响。
实验结果表明,特征选择和参数估计是提高贝叶斯分类器性能的关键因素。
6. 结论本文综述了贝叶斯分类器原理及其常见的优化策略,并通过实验验证了这些优化策略对分类器性能的影响。
贝叶斯分类器在实际应用中具有较好的性能表现,但仍存在一些挑战,如处理大规模数据和处理高维数据等。
Journal of Machine Learning Research3(2003)1157-1182Submitted11/02;Published3/03An Introduction to Variable and Feature Selection Isabelle Guyon isabelle@ Clopinet955Creston RoadBerkeley,CA94708-1501,USAAndr´e Elisseeffandre@tuebingen.mpg.de Empirical Inference for Machine Learning and Perception DepartmentMax Planck Institute for Biological CyberneticsSpemannstrasse3872076T¨u bingen,GermanyEditor:Leslie Pack KaelblingAbstractVariable and feature selection have become the focus of much research in areas of appli-cation for which datasets with tens or hundreds of thousands of variables are available.These areas include text processing of internet documents,gene expression array analysis, and combinatorial chemistry.The objective of variable selection is three-fold:improving the prediction performance of the predictors,providing faster and more cost-effective pre-dictors,and providing a better understanding of the underlying process that generated the data.The contributions of this special issue cover a wide range of aspects of such problems: providing a better definition of the objective function,feature construction,feature rank-ing,multivariate feature selection,efficient search methods,and feature validity assessment methods.Keywords:Variable selection,feature selection,space dimensionality reduction,pat-tern discovery,filters,wrappers,clustering,information theory,support vector machines, model selection,statistical testing,bioinformatics,computational biology,gene expression, microarray,genomics,proteomics,QSAR,text classification,information retrieval.1IntroductionAs of1997,when a special issue on relevance including several papers on variable and feature selection was published(Blum and Langley,1997,Kohavi and John,1997),few domains explored used more than40features.The situation has changed considerably in the past few years and,in this special issue,most papers explore domains with hundreds to tens of thousands of variables or features:1New techniques are proposed to address these challenging tasks involving many irrelevant and redundant variables and often comparably few training examples.1.We call“variable”the“raw”input variables and“features”variables constructed for the input variables.We use without distinction the terms“variable”and“feature”when there is no impact on the selection algorithms,e.g.,when features resulting from a pre-processing of input variables are explicitly computed.The distinction is necessary in the case of kernel methods for which features are not explicitly computed (see section5.3).c 2003Isabelle Guyon and Andr´e Elisseeff.Guyon and ElisseeffTwo examples are typical of the new application domains and serve us as illustration throughout this introduction.One is gene selection from microarray data and the other is text categorization.In the gene selection problem,the variables are gene expression co-efficients corresponding to the abundance of mRNA in a sample(e.g.tissue biopsy),for a number of patients.A typical classification task is to separate healthy patients from cancer patients,based on their gene expression“profile”.Usually fewer than100examples (patients)are available altogether for training and testing.But,the number of variables in the raw data ranges from6000to60,000.Some initialfiltering usually brings the num-ber of variables to a few thousand.Because the abundance of mRNA varies by several orders of magnitude depending on the gene,the variables are usually standardized.In the text classification problem,the documents are represented by a“bag-of-words”,that is a vector of dimension the size of the vocabulary containing word frequency counts(proper normalization of the variables also apply).Vocabularies of hundreds of thousands of words are common,but an initial pruning of the most and least frequent words may reduce the effective number of words to15,rge document collections of5000to800,000docu-ments are available for research.Typical tasks include the automatic sorting of URLs into a web directory and the detection of unsolicited email(spam).For a list of publicly available datasets used in this issue,see Table1at the end of the paper.There are many potential benefits of variable and feature selection:facilitating data visualization and data understanding,reducing the measurement and storage requirements, reducing training and utilization times,defying the curse of dimensionality to improve prediction performance.Some methods put more emphasis on one aspect than another, and this is another point of distinction between this special issue and previous work.The papers in this issue focus mainly on constructing and selecting subsets of features that are useful to build a good predictor.This contrasts with the problem offinding or ranking all potentially relevant variables.Selecting the most relevant variables is usually suboptimal for building a predictor,particularly if the variables are redundant.Conversely,a subset of useful variables may exclude many redundant,but relevant,variables.For a discussion of relevance efulness and definitions of the various notions of relevance,see the review articles of Kohavi and John(1997)and Blum and Langley(1997).This introduction surveys the papers presented in this special issue.The depth of treatment of various subjects reflects the proportion of papers covering them:the prob-lem of supervised learning is treated more extensively than that of unsupervised learning; classification problems serve more often as illustration than regression problems,and only vectorial input data is plexity is progressively introduced throughout the sections:Thefirst section starts by describingfilters that select variables by ranking them with correlation coefficients(Section2).Limitations of such approaches are illustrated by a set of constructed examples(Section3).Subset selection methods are then introduced (Section4).These include wrapper methods that assess subsets of variables according to their usefulness to a given predictor.We show how some embedded methods implement the same idea,but proceed more efficiently by directly optimizing a two-part objective function with a goodness-of-fit term and a penalty for a large number of variables.We then turn to the problem of feature construction,whose goals include increasing the predictor per-formance and building more compact feature subsets(Section5).All of the previous steps benefit from reliably assessing the statistical significance of the relevance of features.We1158An Introduction to Variable and Feature Selectionbriefly review model selection methods and statistical tests used to that effect(Section6). Finally,we conclude the paper with a discussion section in which we go over more advanced issues(Section7).Because the organization of our paper does not follow the workflow of building a machine learning application,we summarize the steps that may be taken to solvea feature selection problem in a check list2:1.Do you have domain knowledge?If yes,construct a better set of“ad hoc”features.2.Are your features commensurate?If no,consider normalizing them.3.Do you suspect interdependence of features?If yes,expand your feature set byconstructing conjunctive features or products of features,as much as your computer resources allow you(see example of use in Section4.4).4.Do you need to prune the input variables(e.g.for cost,speed or data under-standing reasons)?If no,construct disjunctive features or weighted sums of features(e.g.by clustering or matrix factorization,see Section5).5.Do you need to assess features individually(e.g.to understand their influenceon the system or because their number is so large that you need to do afirstfiltering)?If yes,use a variable ranking method(Section2and Section7.2);else,do it anyway to get baseline results.6.Do you need a predictor?If no,stop.7.Do you suspect your data is“dirty”(has a few meaningless input patterns and/ornoisy outputs or wrong class labels)?If yes,detect the outlier examples using the top ranking variables obtained in step5as representation;check and/or discard them.8.Do you know what to tryfirst?If no,use a linear predictor.3Use a forward selec-tion method(Section4.2)with the“probe”method as a stopping criterion(Section6) or use the 0-norm embedded method(Section4.3).For comparison,following the ranking of step5,construct a sequence of predictors of same nature using increasing subsets of features.Can you match or improve performance with a smaller subset?If yes,try a non-linear predictor with that subset.9.Do you have new ideas,time,computational resources,and enough ex-amples?If yes,compare several feature selection methods,including your new idea, correlation coefficients,backward selection and embedded methods(Section4).Use linear and non-linear predictors.Select the best approach with model selection(Sec-tion6).10.Do you want a stable solution(to improve performance and/or understanding)?If yes,sub-sample your data and redo your analysis for several“bootstraps”(Section7.1).2.We caution the reader that this check list is heuristic.The only recommendation that is almost surelyvalid is to try the simplest thingsfirst.3.By“linear predictor”we mean linear in the parameters.Feature construction may render the predictornon-linear in the input variables.1159Guyon and Elisseeff2Variable RankingMany variable selection algorithms include variable ranking as a principal or auxiliary se-lection mechanism because of its simplicity,scalability,and good empirical success.Several papers in this issue use variable ranking as a baseline method(see,e.g.,Bekkerman et al., 2003,Caruana and de Sa,2003,Forman,2003,Weston et al.,2003).Variable ranking is not necessarily used to build predictors.One of its common uses in the microarray analysis domain is to discover a set of drug leads(see,e.g.,et al.,1999):A ranking criterion is used tofind genes that discriminate between healthy and disease patients;such genes may code for“drugable”proteins,or proteins that may themselves be used as drugs.Validating drug leads is a labor intensive problem in biology that is outside of the scope of machine learning, so we focus here on building predictors.We consider in this section ranking criteria defined for individual variables,independently of the context of others.Correlation methods belong to that category.We also limit ourselves to supervised learning criteria.We refer the reader to Section7.2for a discussion of other techniques.2.1Principle of the Method and NotationsConsider a set of m examples{x k,y k}(k=1,...m)consisting of n input variables x k,i (i=1,...n)and one output variable y k.Variable ranking makes use of a scoring function S(i)computed from the values x k,i and y k,k=1,...m.By convention,we assume that a high score is indicative of a valuable variable and that we sort variables in decreasing order of S(i).To use variable ranking to build predictors,nested subsets incorporating progressively more and more variables of decreasing relevance are defined.We postpone until Section6the discussion of selecting an optimum subset size.Following the classification of Kohavi and John(1997),variable ranking is afilter method:it is a preprocessing step,independent of the choice of the predictor.Still,under certain independence or orthogonality assumptions,it may be optimal with respect to a given predictor.For instance,using Fisher’s criterion4to rank variables in a classification problem where the covariance matrix is diagonal is optimum for Fisher’s linear discriminant classifier(Duda et al.,2001).Even when variable ranking is not optimal,it may be prefer-able to other variable subset selection methods because of its computational and statistical scalability:Computationally,it is efficient since it requires only the computation of n scores and sorting the scores;Statistically,it is robust against overfitting because it introduces bias but it may have considerably less variance(Hastie et al.,2001).5We introduce some additional notation:If the input vector x can be interpreted as the realization of a random vector drawn from an underlying unknown distribution,we denote by X i the random variable corresponding to the i th component of x.Similarly,Y will be the random variable of which the outcome y is a realization.We further denote by x i the m dimensional vector containing all the realizations of the i th variable for the training examples,and by y the m dimensional vector containing all the target values.4.The ratio of the between class variance to the within-class variance.5.The similarity of variable ranking to the ORDERED-FS algorithm(Ng,1998)indicates that its sam-ple complexity may be logarithmic in the number of irrelevant features,compared to a power law for “wrapper”subset selection methods.This would mean that variable ranking can tolerate a number of irrelevant variables exponential in the number of training examples.1160An Introduction to Variable and Feature Selection2.2Correlation CriteriaLet us consider first the prediction of a continuous outcome y .The Pearson correlation coefficient is defined as:R (i )=cov (X i ,Y ) i ,(1)where cov designates the covariance and var the variance.The estimate of R (i )is given by:R (i )= m k =1(x k,i −¯x i )(y k −¯y ) m k =1k,i i 2 m k =1k 2,(2)where the bar notation stands for an average over the index k .This coefficient is also the cosine between vectors x i and y ,after they have been centered (their mean subtracted).Although the R (i )is derived from R (i )it may be used without assuming that the input values are realizations of a random variable.In linear regression,the coefficient of determination,which is the square of R (i ),repre-sents the fraction of the total variance around the mean value ¯y that is explained by the linear relation between x i and y .Therefore,using R (i )2as a variable ranking criterion enforces a ranking according to goodness of linear fit of individual variables.6The use of R (i )2can be extended to the case of two-class classification,for which each class label is mapped to a given value of y ,e.g.,±1.R (i )2can then be shown to be closely related to Fisher’s criterion (Furey et al.,2000),to the T-test criterion,and other similar criteria (see,e.g.,et al.,1999,Tusher et al.,2001,Hastie et al.,2001).As further developed in Section 6,the link to the T-test shows that the score R (i )may be used as a test statistic to assess the significance of a variable.Correlation criteria such as R (i )can only detect linear dependencies between variable and target.A simple way of lifting this restriction is to make a non-linear fit of the target with single variables and rank according to the goodness of fit.Because of the risk of overfitting,one can alternatively consider using non-linear preprocessing (e.g.,squaring,taking the square root,the log,the inverse,etc.)and then using a simple correlation coefficient.Correlation criteria are often used for microarray data analysis,as illustrated in this issue by Weston et al.(2003).2.3Single Variable ClassifiersAs already mentioned,using R (i )2as a ranking criterion for regression enforces a ranking according to goodness of linear fit of individual variables.One can extend to the classi-fication case the idea of selecting variables according to their individual predictive power,using as criterion the performance of a classifier built with a single variable.For example,the value of the variable itself (or its negative,to account for class polarity)can be used as discriminant function.A classifier is obtained by setting a threshold θon the value of the variable (e.g.,at the mid-point between the center of gravity of the two classes).6.A variant of this idea is to use the mean-squared-error,but,if the variables are not on comparable scales,a comparison between mean-squared-errors is meaningless.Another variant is to use R (i )to rank variables,not R (i )2.Positively correlated variables are then top ranked and negatively correlated variables bottom ranked.With this method,one can choose a subset of variables with a given proportion of positively and negatively correlated variables.1161Guyon and ElisseeffThe predictive power of the variable can be measured in terms of error rate.But, various other criteria can be defined that involve false positive classification rate fpr and false negative classification rate fnr.The tradeoffbetween fpr and fnr is monitored in our simple example by varying the thresholdθ.ROC curves that plot“hit”rate(1-fpr)as a function of“false alarm”rate fnr are instrumental in defining criteria such as:The“Break Even Point”(the hit rate for a threshold value corresponding to fpr=fnr)and the“Area Under Curve”(the area under the ROC curve).In the case where there is a large number of variables that separate the data perfectly, ranking criteria based on classification success rate cannot distinguish between the top ranking variables.One will then prefer to use a correlation coefficient or another statistic like the margin(the distance between the examples of opposite classes that are closest to one another for a given variable).The criteria described in this section extend to the case of binary variables.Forman (2003)presents in this issue an extensive study of such criteria for binary variables with applications in text classification.2.4Information Theoretic Ranking CriteriaSeveral approaches to the variable selection problem using information theoretic criteria have been proposed(as reviewed in this issue by Bekkerman et al.,2003,Dhillon et al., 2003,Forman,2003,Torkkola,2003).Many rely on empirical estimates of the mutual information between each variable and the target:dxdy,(3)I(i)= x i y p(x i,y)log p(x i,y)p(x i)p(y)where p(x i)and p(y)are the probability densities of x i and y,and p(x i,y)is the joint density.The criterion I(i)is a measure of dependency between the density of variable x i and the density of the target y.The difficulty is that the densities p(x i),p(y)and p(x i,y)are all unknown and are hard to estimate from data.The case of discrete or nominal variables is probably easiest because the integral becomes a sum:I(i)= x i y P(X=x i,Y=y)log P(X=x i,Y=y).(4)P(X=x i)P(Y=y) The probabilities are then estimated from frequency counts.For example,in a three-class problem,if a variable takes4values,P(Y=y)represents the class prior probabilities(3 frequency counts),P(X=x i)represents the distribution of the input variable(4frequency counts),and P(X=x i,Y=y)is the probability of the joint observations(12frequency counts).The estimation obviously becomes harder with larger numbers of classes and variable values.The case of continuous variables(and possibly continuous targets)is the hardest.One can consider discretizing the variables or approximating their densities with a non-parametric method such as Parzen windows(see,e.g.,Torkkola,2003).Using the normal distribution to estimate densities would bring us back to estimating the covariance between X i and Y, thus giving us a criterion similar to a correlation coefficient.1162An Introduction to Variable and Feature Selection3Small but Revealing ExamplesWe present a series of small examples that outline the usefulness and the limitations of variable ranking techniques and present several situations in which the variable dependencies cannot be ignored.3.1Can Presumably Redundant Variables Help Each Other?One common criticism of variable ranking is that it leads to the selection of a redundant subset.The same performance could possibly be achieved with a smaller subset of comple-mentary variables.Still,one may wonder whether adding presumably redundant variables can result in a performance gain.Consider the classification problem of Figure 1.For each class,we drew at random m =100examples,each of the two variables being drawn independently according to a normal distribution of standard deviation 1.The class centers are placed at coordinates (-1;-1)and (1;1).Figure 1.a shows the scatter plot in the two-dimensional space of the input variables.We also show on the same figure histograms of the projections of the examples on the axes.To facilitate its reading,the scatter plot is shown twice with an axis exchange.Figure 1.b shows the same scatter plots after a forty five degree rotation.In this representation,the x-axis projection provides a better separation of the two classes:the standard deviation of both classes is the same,but the distance between centers in projection is now 2√2instead of 2.Equivalently,if we rescale the x-axis by dividing by √2to obtain a feature that is the average of the two input variables,the distance between centers is still 2,but the within class standard deviation is reduced by a factor √2.This is not so surprising,since by averaging n i.i.d.random variables we will obtain a reduction of standard deviation by a factor of √n .Noise reduction and consequently better class separation may be obtained by adding variables that are presumably redundant.Variables that are independently and identically distributed are not truly redundant.3.2How Does Correlation Impact Variable Redundancy?Another notion of redundancy is correlation.In the previous example,in spite of the fact that the examples are i.i.d.with respect to the class conditional distributions,the variables are correlated because of the separation of the class center positions.One may wonder how variable redundancy is affected by adding within-class variable correlation.In Figure 2,the class centers are positioned similarly as in the previous example at coordinates (-1;-1)and (1;1)but we have added some variable co-variance.We consider two cases:In Figure 2.a,in the direction of the class center line,the standard deviation of the class conditional distributions is √while in the perpendicular direction it is a small value ( =1/10).With this construction,as goes to zero,the input variables have the same separation power as in the case of the example of Figure 1,with a standard deviation of the class distributions of one and a distance of the class centers of 2.But the feature constructed as the sum of the input variables has no better separation power:a standard deviation of √2and a class center separation of 2√2(a simple scaling that does not change the separation power).Therefore,in the limit of perfect variable correlation (zero variance in the direction perpendicular to the class center line),single variables provide the same1163Guyon and Elisseeff(a)(b)Figure1:Information gain from presumably redundant variables.(a)A two class problem with independently and identically distributed(i.i.d.)variables.Each class has aGaussian distribution with no covariance.(b)The same example aftera45degree rotationshowing that a combination of the two variables yields a separation improvement by a factor √2.I.i.d.variables are not truly redundant.(a)(b)Figure2:Intra-class covariance.In projection on the axes,the distributions of the two variables are the same as in the previous example.(a)The class conditional distributions have a high covariance in the direction of the line of the two class centers.There is no significant gain in separation by using two variables instead of just one.(b)The class conditional distributions have a high covariance in the direction perpendicular to the line of the two class centers.An important separation gain is obtained by using two variables instead of one.1164An Introduction to Variable and Feature Selectionseparation as the sum of the two variables.Perfectly correlated variables are truly redundant in the sense that no additional information is gained by adding them.In contrast,in the example of Figure2.b,thefirst principal direction of the covariance matrices of the class conditional densities is perpendicular to the class center line.In this case,more is gained by adding the two variables than in the example of Figure1.One notices that in spite of their great complementarity(in the sense that a perfect separation can be achieved in the two-dimensional space spanned by the two variables),the two vari-ables are(anti-)correlated.More anti-correlation is obtained by making the class centers closer and increasing the ratio of the variances of the class conditional distributions.Very high variable correlation(or anti-correlation)does not mean absence of variable complementarity.The examples of Figure1and2all have variables with the same distribution of exam-ples(in projection on the axis).Therefore,methods that score variables individually and independently of each other are at loss to determine which combination of variables would give best performance.3.3Can a Variable that is Useless by Itself be Useful with Others?One concern about multivariate methods is that they are prone to overfitting.The problem is aggravated when the number of variables to select from is large compared to the number of examples.It is tempting to use a variable ranking method tofilter out the least promising variables before using a multivariate method.Still one may wonder whether one could potentially lose some valuable variables through thatfiltering process.We constructed an example in Figure3.a.In this example,the two class conditional distributions have identical covariance matrices,and the principal directions are oriented diagonally.The class centers are separated on one axis,but not on the other.By itself one variable is“useless”.Still,the two dimensional separation is better than the separation using the“useful”variable alone.Therefore,a variable that is completely useless by itself can provide a significant performance improvement when taken with others.The next question is whether two variables that are useless by themselves can provide a good separation when taken together.We constructed an example of such a case,inspired by the famous XOR problem.7In Figure3.b,we drew examples for two classes using four Gaussians placed on the corners of a square at coordinates(0;0),(0;1),(1;0),and(1;1).The class labels of these four“clumps”are attributed according to the truth table of the logical XOR function:f(0;0)=0,f(0;1)=1,f(1;0)=1;f(1;1)=0.We notice that the projections on the axes provide no class separation.Yet,in the two dimensional space the classes can easily be separated(albeit not with a linear decision function).8Two variables that are useless by themselves can be useful together.7.The XOR problem is sometimes referred to as the two-bit parity problem and is generalizable to morethan two dimensions(n-bit parity problem).A related problem is the chessboard problem in which the two classes pave the space with squares of uniformly distributed examples with alternating class labels.The latter problem is also generalizable to the multi-dimensional case.Similar examples are used in several papers in this issue(Perkins et al.,2003,Stoppiglia et al.,2003).8.Incidentally,the two variables are also uncorrelated with one another.1165Guyon and Elisseeff(a)(b)Figure3:A variable useless by itself can be useful together with others.(a)One variable has completely overlapping class conditional densities.Still,using it jointly with the other variable improves class separability compared to using the other variable alone.(b)XOR-like or chessboard-like problems.The classes consist of disjoint clumps such that in projection on the axes the class conditional densities overlap perfectly.Therefore,individual variables have no separation power.Still,taken together,the variables provide good class separability.4Variable Subset SelectionIn the previous section,we presented examples that illustrate the usefulness of selecting subsets of variables that together have good predictive power,as opposed to ranking vari-ables according to their individual predictive power.We now turn to this problem and outline the main directions that have been taken to tackle it.They essentially divide into wrappers,filters,and embedded methods.Wrappers utilize the learning machine of inter-est as a black box to score subsets of variable according to their predictive power.Filters select subsets of variables as a pre-processing step,independently of the chosen predictor. Embedded methods perform variable selection in the process of training and are usually specific to given learning machines.4.1Wrappers and Embedded MethodsThe wrapper methodology,recently popularized by Kohavi and John(1997),offers a simple and powerful way to address the problem of variable selection,regardless of the chosen learning machine.In fact,the learning machine is considered a perfect black box and the method lends itself to the use of off-the-shelf machine learning software packages.In its most general formulation,the wrapper methodology consists in using the prediction performance of a given learning machine to assess the relative usefulness of subsets of variables.In practice,one needs to define:(i)how to search the space of all possible variable subsets;(ii)1166。
特征选择常用算法综述
一.什么是特征选择(Featureselection )
特征选择也叫特征子集选择 ( FSS , Feature SubsetSelection ) 。
是指从已有的M个特征(Feature)中选择N个特征使得系统的特定指标最优化。
需要区分特征选择与特征提取。
特征提取 ( Feature extraction )是指利用已有的特征计算出一个抽象程度更高的特征集,也指计算得到某个特征的算法。
特征提取与特征选择都能降低特征集的维度。
评价函数 ( Objective Function ),用于评价一个特征子集的好坏的指标。
这里用符号J ( Y )来表示评价函数,其中Y是一个特征集,J( Y )越大表示特征集Y 越好。
评价函数根据其实现原理又分为2类,所谓的Filter和Wrapper 。
Filter(筛选器):通过分析特征子集内部的信息来衡量特征子集的好坏,比如特征间相互依赖的程度等。
Filter实质上属于一种无导师学习算法。
Wrapper(封装器):这类评价函数是一个分类器,采用特定特征子集对样本集进行分类,根据分类的结果来衡量该特征子集的好坏。
Wrapper实质上是一种有导师学习算法。
二.为什么要进行特征选择?
获取某些特征所需的计算量可能很大,因此倾向于选择较小的特征集特征间的相关性,比如特征A完全依赖于特征B,如果我们已经将特征B选入特征集,那么特征A 是否还有必要选入特征集?我认为是不必的。
特征集越大,分类器就越复杂,其后果就是推广能力(generalization capability)下降。
选择较小的特征集会降低复杂度,可能会提高系统的推广能力。
Less is More !
三.特征选择算法分类
精确的解决特征子集选择问题是一个指数级的问题。
常见特征选择算法可以归为下面3类:
第一类:指数算法 ( Exponential algorithms )
这类算法对特征空间进行穷举搜索(当然也会采用剪枝等优化),搜索出来的特征集对于样本集是最优的。
这类算法的时间复杂度是指数级的。
第二类:序列算法 ( Sequential algorithms )
这类算法实际上是一种贪心算法,算法时间复杂度较低,但是可能会陷入局部最优值,不一定能找到全局最优解。
第三类:随机算法 ( Randomized algorithms )
随机算法属于一种近似算法,能找出问题的近似最优结。
随机算法在近似求解NP 完全问题上显示出突出的优势,可尝试用在特征选择上。
四.指数算法
1. 穷举搜索( Exhaustive Search )
算法描述:穷举所有满足条件的特征子集,从中选择最优。
若不限定选取特征的个数,则特征子集有2^M个。
算法评价:该算法理论上可以找出最优特征子集,但其复杂度是指数级的,而实际上使用的特征数一般比较多,因而通常是不可取的。
2. 分支限界搜索( Branch and Bound )
在穷举基础上加上了分支限界,例如可以剪掉不可能搜索出比当前已找到的最优解更优的解的分支。
使用分支限界进行特征选择需要先引入一个单调性假设(monotonicity assumption):J(Y) < J(Y+x),即任何特征集的都优于其任何的子集。
这样才能剪枝!看到这里读者们可能会嚷嚷了:如果这个假设成立,那直接选择全部特征就得了,还分支限界个屁啊。
的确,这个假设本身就有问题,特征过多反而会因此所谓“维度灾难”( curse of dimensionality ) 。
3. 定向搜索(Beam Search )
算法描述:选择N个得分最高的特征作为特征子集,将其加入一个限制最大长度的优先队列,每次从队列中取出得分最高的子集,然后穷举向该子集加入1个特征后产生的所有特征集,将这些特征集加入队列。
若不限制队列的长度,这个算法就变成了最佳优先搜索( best-first search ) 。
五.序列算法
1. 朴素序列特征选择( Naïvesequential feature selection )
算法描述:将M个特征逐个送入评价函数,选择得分最高的N个特征组成特征子集。
算法评价:简单,但没有考虑特征间的相关性,因此通常性能不好。
例如,有{1,2,3,4,5}这五类样本,一共有A,B,C三个特征,现要从中选出2个特征来区分这5类。
特征A能将其分为 1,2,3,{4,5}这4类,特征B能将其分为1,{2,3},{4,5}这3类,特征C只能将其分为{1,2,3,4},{5} 这2类。
那么显然最
优特征是A,然后是B,最后是C,朴素序列特征选择算法会选择特征A和B,但是特征A和B并不能区分4和5类。
其实最优选择应该是A和C,只有特征A和C能将5类区分开来。
2. 序列前向选择( SFS , Sequential Forward Selection )
算法描述:每次选择一个特征x加入特征子集Y,使得特征函数J( Y+x )最大。
简单说就是,每次都选择一个使得特征函数的取值达到最优的特征加入,其实就是一种简单的贪心算法。
“前向”的意思就是这个算法只能加入特征而不能去除特征。
算法评价:缺点是只能加入不能去除,例如:特征A完全依赖于特征B与C,可以认为如果加入了特征B与C则A就是多余的。
假设序列前向选择算法首先将A加入特征集,然后又将B与C加入,那么特征子集中就包含了多余的特征A。
3. 序列后向选择( SBS , Sequential Backward Selection )
算法描述:首先将全部特征加入特征集合Y,然后每次从特征集Y中去除一个特征x,使得J(Y-x)最优。
“后向”的意思就是特征只能去除而不能加入。
算法评价:序列后向选择与序列前向选择正好相反,它的缺点是特征只能去除不能加入。
4. 增L去R选择算法 ( LRS , Plus-L Minus-RSelection )
算法描述:该算法有两种形式。
当L>R ,算法从空集开始,每轮先加入L个特征,然后从中去除R个特征,使得J(Y)最大。
当L<R ,算法从全集开始,每轮先去除R个特征,然后加入L个特征,使得J(Y)最大。
算法评价:增L去R选择算法结合了序列前向选择与序列后向选择思想, L与R的选择是算法的关键。
5. 双向搜索( BDS , Bidirectional Search )
算法描述:使用序列前向选择(SFS)与序列后向选择(SBS)分别从两端开始搜索,两者搜索到一个相同的特征子集Y才停止搜索。
双向搜索的出发点是O(2*N^(k/2)) < O(N^k),如下图所示,O点代表搜索起点,A点代表搜索目标。
灰色的圆代表单向搜索可能的搜索范围,绿色的2个圆表示某次双向搜索的搜索范围,容易证明绿色的面积必定要比灰色的要小。
图1. 双向搜索
为了确保序列前向选择与序列后向选择会搜索到相同的子集,需要确保:
(1) 被SFS选中的特征SBS就不能去除
(2) 被SBS去除的特征SFS就不能选择
算法评价:BDS结合了SFS与SBS,其时间复杂度比SFS与SBS小,但是兼有SFS与SBS的缺点。
6. 序列浮动选择( Sequential Floating Selection )
算法描述:序列浮动选择由增L去R选择算法发展而来,该算法与增L去R
选择算法的不同之处在于L与R不是固定的,而是“浮动”的,也就是变化的。
序列浮动选择同样有以下两种变种。
(1) 序列浮动前向选择( SFFS , Sequential Floating Forward Selection )
算法描述:从空集开始,每轮在未加入的特征中选择一个集合x,使得J(Y+x)达到最优,将x加入Y,然后在已选择特征集中选择集合z,使得J(Y-z)达到最优,然后再Y中剔除z。
(2)序列浮动后向选择( SFBS , Sequential Floating Backward Selection )
算法描述:与SFFS类似,不同之处在于SFBS是从全集开始,每轮先去除特征,
然后加入特征。
六.随机算法
1. 随机产生序列选择算法(RGSS, Random Generation plus Sequential Selection)
算法描述:首先随机产生一个特征子集,然后在该子集上执行SFS与SBS 算法。
算法评价:作为SFS与SBS的补充,用于跳出局部最优值。
2. 模拟退火算法( SA, Simulated Annealing )
模拟退火可以参考这篇文章:模拟退火算法入门。
3. 遗传算法( Genetic Algorithms )
遗传算法可以参考这篇文章:遗传算法入门。