京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
以下使用scikit-learn中数据集进行分享。
如果选用随机森林作为最终的模型,那么找出它的最佳参数可能有1000多种组合的可能,你可以使用使用穷尽的网格搜索(Exhaustive Grid Seaarch)方法,但时间成本将会很高(运行很久...),或者使用随机搜索(Randomized Search)方法,仅分析超参数集合中的子集合。
该例子以手写数据集为例,使用支持向量机的方法对数据进行建模,然后调用scikit-learn中validation_surve方法将模型交叉验证的结果进行可视化。需要注意的是,在使用validation_curve方法时,只能验证一个超参数与模型训练集和验证集得分的关系(即二维的可视化),而不能实现多参数与得分间关系的可视化。以下搜索的参数是gamma,需要给定参数范围,用param_range进行传递,评分策略用scoring参数进行传递。其代码示例如下所示:
print(__doc__) import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np from sklearn.datasets import load_digits from sklearn.svm import SVC from sklearn.model_selection import validation_curve X, y = load_digits(return_X_y=True) param_range = np.logspace(-6, -1, 5) train_scores, test_scores = validation_curve( SVC(), X, y, param_name="gamma", param_range=param_range, scoring="accuracy", n_jobs=1) train_scores_mean = np.mean(train_scores, axis=1) train_scores_std = np.std(train_scores, axis=1) test_scores_mean = np.mean(test_scores, axis=1) test_scores_std = np.std(test_scores, axis=1) plt.title("Validation Curve with SVM") plt.xlabel(r"$\gamma$") plt.ylabel("Score") plt.ylim(0.0, 1.1) lw = 2 plt.semilogx(param_range, train_scores_mean, label="Training score", color="darkorange", lw=lw) plt.fill_between(param_range, train_scores_mean - train_scores_std, train_scores_mean + train_scores_std, alpha=0.2, color="darkorange", lw=lw) plt.semilogx(param_range, test_scores_mean, label="Cross-validation score", color="navy", lw=lw) plt.fill_between(param_range, test_scores_mean - test_scores_std, test_scores_mean + test_scores_std, alpha=0.2, color="navy", lw=lw) plt.legend(loc="best") plt.show();
代码中:
X, y = load_digits(return_X_y=True) # 等价于 digits = load_digits() X_digits = digits.data y_digits = digits.target
以下是支持向量机的验证曲线,调节的超参数gamma共有5个值,每一个点的分数是五折交叉验证(cv=5)的均值。
当想看模型多个超参数与模型评分之间的关系时,使用scikit-learn中validation curve就难以实现,因此可以考虑绘制三维坐标图。
主要用plotly的库绘制3D Scatter(3d散点图)。以下的例子使用scikit-learn中的莺尾花的数据集(iris)。以下例子选用随机森林模型(RandomForestRegressor),利用scikit-learn中的GridSearchCV方法调试最佳超参(tuning hyper-parameters),分别设置超参数"n_estimators","max_features","min_samples_split"的参数范围,详见代码如下:
import numpy as np from sklearn.model_selection import validation_curve from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor from plotly.offline import iplot from plotly.graph_objs as go model = RandomForestRegressor(n_jobs=-1, random_state=2, verbose=2) grid = {'n_estimators': [10,110,200], 'max_features': [0.05, 0.07, 0.09, 0.11, 0.13], 'min_samples_split': [2, 3, 5, 8]} rf_gridsearch = GridSearchCV(estimator=model, param_grid=grid, n_jobs=4, cv=5, verbose=2, return_train_score=True) rf_gridsearch.fit(X, y) # and after some hours... df_gridsearch = pd.DataFrame(rf_gridsearch.cv_results_) trace = go.Scatter3d( x=df_gridsearch['param_max_features'], y=df_gridsearch['param_n_estimators'], z=df_gridsearch['param_min_samples_split'], mode='markers', marker=dict( # size=df_gridsearch.mean_fit_time ** (1 / 3), size = 10, color=df_gridsearch.mean_test_score, opacity=0.99, colorscale='Viridis', colorbar=dict(title = 'Test score'), line=dict(color='rgb(140, 140, 170)'), ), text=df_gridsearch.Text, hoverinfo='text' ) data = [trace] layout = go.Layout( title='3D visualization of the grid search results', margin=dict( l=30, r=30, b=30, t=30 ), scene = dict( xaxis = dict( title='max_features', nticks=10 ), yaxis = dict( title='n_estimators', ), zaxis = dict( title='min_samples_split', ), ), ) fig = go.Figure(data=data, layout=layout) iplot(fig)
其运行结果如果,是一个三维散点图(3D Scatter)。
可以看到颜色越浅,分数越高。n_estimators(子估计器)越多,分数越高,max_features的变化对模型分数的影响较小,在图中看不到变化,min_samples_split的个数并不是越高越好,但与模型分数并不呈单调关系,在min_samples_split取2时(此时,其它条件不变),模型分数最高。
除了使用scikit-learn中validation curve绘制超参数与得分的可视化,还可以利用seaborn库中heatmap方法来实现两个超参数之间的关系图,如下代码示例:
import seaborn as sns title = '''Maximum R2 score on test set VS max_features, min_samples_split''' sns.heatmap(max_scores.mean_test_score, annot=True, fmt='.4g'); plt.title(title); plt.savefig("heatmap_test.png", dpi = 300);
import seaborn as sns title = '''Maximum R2 score on train set VS max_features, min_samples_split''' sns.heatmap(max_scores.mean_train_score, annot=True, fmt='.4g'); plt.title(title); plt.savefig("heatmap_train.png", dpi = 300);
max_features和min_samples与模型得分关系的可视化如下图所示(分别为网格搜索中测试集和训练集的得分):
由于一般人很难迅速的在大量数据中找到隐藏的关系,因此,可以考虑绘图,将数据关系以图表的形式,清晰的显现出来。
综上,当关注单个超参数的学习曲线时,可以使用scikit-learn中validation curve,找到拐点,作为模型的最佳参数。
当关注两个超参数的共同变化对模型分数的影响时,可以使用seaborn库中的heatmap方法,制作“热图”,以找到超参数协同变化对分数影响的趋势。
当关注三个参数的协同变化与模型得分的关系时,可以使用poltly库中的iplot和go方法,绘制3d散点图(3D Scatter),将其协同变化对模型分数的影响展现在高维图中。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据统计分析、数据清洗、异常值识别与数据分布研究中,箱型图是最直观、高效、专业的可视化分析工具。相较于柱状图、折线图仅 ...
2026-05-29Tkinter是Python内置的标准GUI图形界面库,具备无需额外安装、调用简单、兼容性强、轻量化高效等优势,是Python快速开发桌面小程 ...
2026-05-29 很多分析师在设计标签时思路清晰,但真到落地环节却面临“数据在手,不知如何转化为可用标签”的困境:或因加工方式选择不当 ...
2026-05-29【核心关键词】大数据、经理、专业、金融、客户、传统、建模、数据产品、互联网金融、产品经理、数据分析、金融行业、数据模型 ...
2026-05-28 很多分析师每天和数据打交道,但当被问到“标签是什么”“标签和指标有什么区别”“标签体系如何设计”时,却常常答不上来。 ...
2026-05-28随着大数据技术的快速普及,各行各业积累了海量的用户数据、交易数据、生产数据与行为数据。单纯的数据统计与报表分析只能呈现表 ...
2026-05-28在Python网络请求、接口测试、数据爬取、业务对接开发中,Requests库是最简洁、最高效的HTTP请求工具,凭借简洁的语法、完善的适 ...
2026-05-272025 年,零售与服务行业的竞争已从 “经验驱动” 全面转向 “数据驱动”。中小企业门店普遍面临数据零散、分析浅层、决策凭感觉 ...
2026-05-27 很多数据分析师每天都在写SQL,但当被问到“数据查询语言(DQL)的本质是什么”“SELECT语句中各子句的书写顺序与实际执行顺 ...
2026-05-27在统计学分析、实验研究、业务数据复盘过程中,单因素方差分析是检验自变量对因变量是否存在显著影响的核心方法。其中,两个水平 ...
2026-05-26【核心关键词】算法、客户、大数据、互联网、调优、建模、模型优化、机器学习、评分卡模型、模型开发、智能风控、业务场景、数 ...
2026-05-26 很多数据分析师写过无数个 SELECT,但当被问到“新建一张表,该如何定义字段类型来保证数据质量”“创建视图和存储物理表有 ...
2026-05-26在数据清洗、统计分析与数据质量检测工作中,箱型图(又称箱线图、Box Plot)是最直观、最高效的可视化分析工具之一。相较于柱状 ...
2026-05-25在大数据分析、数据清洗、质量管控、风险监测等领域,异常数据识别是保障数据质量、确保分析结论精准、规避业务决策失误的核心基 ...
2026-05-25 很多数据分析师精通Excel函数和透视表,但当被问到“数据从哪里来”“表和视图有什么区别”“数据库管理系统和SQL是什么关系 ...
2026-05-25数字化经营时代,企业的市场竞争早已从经验决策转向数据决策。门店营收、用户转化、产品销量、成本损耗、存量资产等所有经营行为 ...
2026-05-22在MySQL数据库日常运维、业务数据校验、数据迁移与数据清洗场景中,自增主键ID的连续性校验是一项基础且关键的工作。MySQL的Auto ...
2026-05-22 很多企业团队并非缺乏指标,而是陷入“指标失控”:仪表盘上堆满实时跳动的数据,却无法回答“当前瓶颈在哪、下一步该做什么 ...
2026-05-22【核心关键词】大数据、可视化、存储、架构、客户、离线、产品、同步、实时、数据仓库、数据分析、数据可视化、存储数据、离线 ...
2026-05-21在电商流量红利消退、公域获客成本持续走高的当下,存量用户深度挖掘已成为店铺增收增效的核心抓手。相较于付费投放获取的陌生新 ...
2026-05-21