机器学习 | 特征重要性判断

1 背景

在运用树模型建模的时候，常用的一个sklearn的子库就是看特征重要性，也就是feature_importances_，下面将从原理和Python代码实现两个角度来聊一聊！

2 原理

2.1 文字版

基于树的集成模型 特征的重要性是在所有单颗树上该特征重要性的一个平均值，而单颗树上特征重要性计算方法为：根据该特征进行分裂后平方损失的减少量的求和。

2.2 公式版

2.3 面试遇到的问题

问题：单颗决策树，分裂特征会重复出现吗？
答案：分类特征不会，而数值型特征可能会。具体见下方例子：

可以看到age这个数值型变量出现了好几次，因为分裂一次之后还可以细分，而分类型变量则不会，因为一旦分裂之后，对应子节点的样本中该类别即为同一类别，非常纯！

3 Python实现

直接封装好了一个函数！Show the code!

def plot_feature_importances(fea_imp, title, fea, pic_name):
    # 函数作用：绘制变量重要性柱状图 显示重要性>0的变量
    # fea_imp：方法的.feature_importances_
    # title:图的标题
    # fea：所有变量的名称
    # pic_name：要保存的图片的名称
    
    # 设置字体 使中文正常显示
    import matplotlib as mpl
    font_ch = mpl.font_manager.FontProperties(fname='/System/Library/Fonts/PingFang.ttc')
    
    # 将重要性值标准化
    fea_imp = 100.0*(fea_imp/max(fea_imp))
    # 将得分从高到低排序
    index_sorted = np.argsort(-fea_imp) # 降序排列
    plt.figure(figsize=(16,4))

    # 统计非0的个数
    n = (fea_imp[index_sorted]>0).sum()
    print('重要性非0的变量共有 %d 个' % n)
    
    # 让X坐标轴上的标签居中显示 和n保持一致
    pos = np.arange(n)+0.5
    
    # 画图只画大于0的特征重要性部分
    plt.bar(pos, fea_imp[index_sorted][:n], align='center')
    plt.xticks(pos, np.array(fea)[index_sorted][:n], rotation=90, fontproperties = font_ch) # 转90度就可以了！
    plt.ylabel('变量重要性得分', fontproperties = font_ch)
    plt.title(title, fontproperties = font_ch)
    plt.savefig(pic_name + '.png', dpi=100, bbox_inches='tight') # bbox_inches='tight'这个参数可以解决输出图片横轴标签显示不全的问题   
    plt.show() 

其中有些函数还是用的蛮多的，总结一下：

3.1 解决mac下用jupyter绘图不显示中文的问题

两行代码轻松解决！

# 设置字体 使中文正常显示
import matplotlib as mpl
font_ch = mpl.font_manager.FontProperties(fname='/System/Library/Fonts/PingFang.ttc')

然后后面在绘图的时候，加上参数：fontproperties = font_ch 即可，注意要在所有地方都加！特别是有中文的地方！

3.2 一个神奇的函数：np.argsort

函数作用：返回一个numpy数组的按值进行顺序排列的对应的索引！听着是不是很拗口？举个栗子！

a = np.array([1,3,4,6,2,5])
a.argsort()

返回结果是什么呢？

array([0, 4, 1, 2, 5, 3])

这个该如何解释呢？一眼看过去，其实有点懵逼的！就会不自觉的想，诶，1和0对应有啥关系？千万不要陷入这个死胡同，而是自己先去把a这个数组进行升序排列！应该是[1,2,3,4,5,6] 然后这6个数分别对应的索引是多少呢？是不是就是[0, 4, 1, 2, 5, 3] ？ 对的！没错！所以说返回的结果就是从小到大排序之后的值的对应的索引！

这样有什么好处呢？ 知道了索引我就可以直接按顺序输出从小到大的数值！

那能不能降序排列呢？可以，非常简单！只要加个负号就好了！

np.argsort(-a)

输出为：

array([3, 5, 2, 1, 4, 0])

4 参考

• https://blog.csdn.net/ictcxq/article/details/78754905
• https://mp.weixin.qq.com/s/9SrciKW-nJJMA2BbTs5CLg