腾讯2019广告算法大赛总结

写在前面

第一次参加腾讯的广告赛，这次比赛需要自己提取训练数据和标签，除了维度以外，数据在其他方面都很接近真实业务，我本身也是第一次接触这样的数据。最后初赛B榜成绩85.2，排名第215。接下来做一些主观和客观的总结。

关于数据

今年的数据和往年一样，需要自己先转化为csv或者hdf5格式pandas.DataFrame.to_hdf。

在totalExposureLog.out中提取标签，也就是日曝光，可以通过groupby(广告id，年，月，日)这样的方式来提取该广告在当日出现的次数，即为曝光量。

ad_static_feature里面记录了广告的一些元属性，包括账户id，商品id，商品类别等。

ad_operation文件中记录了一些广告的历史修改记录，在这里出现的广告均为cpc广告。且static文件中不是所有广告有历史修改记录。

userdata中包含了用户数据，在这次比赛中我没有用到，不过听别人说里面有可以使用的信息可以用来上分。

test为测试数据，只有商品id等原始特征。在这里面每条广告id对应有不同的出价，需要分别预测曝光，且该曝光需要满足下面的单调性。

没有训练集，需要自己构建特征来进行训练，这次比赛最大的感觉就是非常接近真实业务，因为据我所了解，平常业务中也需要花很多时间与精力进行数据预处理。而在这道题中，训练集需要从零开始构建，构建地越好（本质上是特征工程做的越好），训练的模型越好。本题是一个回归问题。

最后的评价指标有两条：

SAMPE要确定的是预测值和真实值的偏差。

单调性要预测的是，是否你的预测曝光和出价成正比，单调性在最终的得分里占比不小。最终的得分由SMAPE和单调性加权产生。

 

数据预处理

Log数据大概有一亿条，内存不够的情况下需要先将数据进行切分。然后需要进行去重，大概有100万条左右的重复数据。去重后可以按照前面所说的方法进行标签的建立。

训练数据选取只在ad_operation内部有过历史操作记录的广告id，因为如果不是cpc广告也没有训练价值。

所以通过static和operation两个数据，我们就可以构建初步的特征，从operation里面提取出现过的id，再从static里面找到该id对应的原始特征，同时在operation对每个Id也有创建这个操作，创建操作产生的特征（曝光时段等）在static里面是没有的。

同时需要对缺失值进行填充。对于缺失值太多的类似商品id这样的特征可以直接舍弃。

在此阶段大概可以生成十七万左右的原始特征数据，将开始生成的标签与其进行merge。得到初步的训练集。此时未用到bid（出价）这个特征。

模型训练

在生成初步的训练集后，内部包含的特征有，广告id，商品id，商品类别，账户id。。。这样的类别特征（离散特征），也有像素材大小这样的连续特征。我在本题中使用的是lightgbm。

有两种方案可以处理，主要是针对离散特征：

1. 针对lightgbm这样的基于树的模型，可以直接将离散特征输入，但是需要提取标记，在lightgbm中

    lgb.Dataset(train_X, categorical_feature = categorical_list, label = train_y)

   将类别特征名单独创建一个list，作为categorical_feature这个形参的实参。连续特征不需要做其他操作。

2. 可以将类别数据进行one-hot操作，由于广告数据每个离散特征可取值非常多，导致维度非常大，这个时候内存无法正常容纳，此时可以创建稀疏矩阵。

from sklearn.preprocessing import OneHotEncoder
from scipy import sparse
## onehot encoder
numerical_feature = ['material_size', 'old', 'ad_nums', 'ad_class_len', 'goods_id_len',
                    'bid_mean', 'time_mean']
one_hot_feature = ['ad_account_id', 'ad_class_id', 'goods_class',
        'build_time_category'] #'goods_id'
enc = OneHotEncoder()
# 先将数值特征放入
train_x = train_df[numerical_feature]
test_x = test_df2[numerical_feature]
train_y = train_df['expose_days']

train_X = train_df[one_hot_feature]
test_X = train_df[one_hot_feature]

data = pd.concat([train_X,test_X])

# 将类别特征one-hot之后放入
for feature in one_hot_feature:
    print(feature)
    enc.fit(data[feature].values.reshape(-1, 1))
    train_a=enc.transform(train_df[feature].values.reshape(-1, 1))
    test_a = enc.transform(test_df2[feature].values.reshape(-1, 1))
    train_x= sparse.hstack((train_x, train_a))
    test_x = sparse.hstack((test_x, test_a)) 

      这里先将数值特征放入后，再放入one-hot特征。最后生成一个稀疏矩阵。即可开始进行训练，并通过模型得到一个初步答案。验证集这里选的是最后一天也就是3月19日的数据进行验证。到目前为止没有涉及到规则，此时提交的话，使用A榜测试集应该已经可以拿到83-84左右的分数。

规则模型

规则模型需要有一定的业务理解（虽然博主自身对于业务理解程度也不够）。本题通过统计A测试集可以发现很多广告id是老广告id，有一部分（大概6000条）是新广告id，新广告id指的是在opetation中没有出现过的广告（无历史操作记录）。对于老广告id，可以采取统计该广告的历史曝光，然后求得平均值，将其作为我们的预测值（也需要进行单调性调整）。这就是该题中一种常用的规则。在将规则预测的曝光，与原始训练的曝光进行融合（替换）。

在初赛后期，官方更新了b榜数据，最后排名使用b榜数据得分，在b榜中，新广告id占了三分之二左右，此时前面的规则模型提分效果降低。同时由于新广告数量的增加，也舍弃了广告id这个特征。因为在训练集内这个特征内部全为老广告id，可以预见该特征对新广告id的泛化能力较弱。

调整单调性

在模型训练以及规则后，由于没有放入出价这个特征，所以预测时也未用到该特征，于是对于同样的广告id,虽然它有不同的出价，但此时我们预测的曝光量是相同的。前面没有放入出价的目的就在于为了方便后面调整单调性，此时可以针对不同的出价，对初始预测曝光+bid/10000 便得到了最后预测的曝光量，该预测值满足了“相同的广告id，在出价越高的情况下，根据业务直觉，曝光量应该越高”的单调性。此时的a榜测试集分数应该可以达到85左右。

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到上述为止，就完成了一个初步的模型，再想继续上分就需要做一些更有意义的操作，对于lgb模型训练，可以加入一些更有意义的特征，比如对于人群定向的统计特征，时间统计特征等，也可以对于统计特征生成一些组合特征，还可以通过目标编码等构建新的特征等。对于规则模型，又可以加入一些更具有业务内涵的规则。比如

1. 在多个不同属性文件中提取原始类别特征和统计特征，构建组合特征
2. 提取用户的曝光记录，将其转化为文本序列，然后使用word2vec对广告id进行嵌入，可以得到广告id的embedding
3. 将历史曝光数据中曝光量超过100的广告id标记为大广告id，预测新广告id是否为大广告id会出现样本不均衡现象，通过下采样结合多个分类模型组合的方式预测
4. 对高维类别特征采用onehot编码，结合稀疏矩阵，节省内存

最后在A榜的得分可以达到86.5左右。由于B榜更新了大量的新广告id，选择去掉了广告id这个特征进行训练，以及新加入了部分特征，选择五折交叉验证。但是总体思路和上述相差不大，最后得分85.2。

总结

这次比赛，问题出在可能还是自己对于业务背景不太了解，真实业务数据由于格式，脏数据等问题需要自己一步一步清洗，最后得到干净的训练集，这可能需要花费很多时间与精力。个人对于CTR的理解仍然不够深入，还需要更多学习。