机器学习-笔试知识点总结

1. 偏差与方差：

 

偏差： 度量了学习算法的期望预测与真实结果的偏离程度，即刻画了学习算法本身的拟合能力

 

方差： 同样大小训练集的变动，导致学习性能的变化，即刻画了数据扰动对模型造成的影响

 

 

 

2 线性模型：

线性回归模型： lasso 和ridge 分别是l1 范数和l2范数惩罚项

线性分类模型 logistics

线性判别分析  LDA : 目的，将训练样本投影到一条直线上，使相同样本的距离尽可能的近，不同样本的距离尽可能的远。

即，优化：

    

 

 

3 决策树模型

 

决策树模型是表示基于特征对实例的划分的树形结构。可以转化为if-then的集合

算法包含三部分：特征选择、树的形成和树的剪枝

典型的算法是： ID3 利用信息熵   c4.5 信息增益比    CART 采用基尼指数

 

4 集成学习

 

Bagging和Boosting的区别：

1）样本选择上：

Bagging：训练集是在原始集中有放回选取的，从原始集中选出的各轮训练集之间是独立的.

Boosting：每一轮的训练集不变，只是训练集中每个样例在分类器中的权重发生变化.而权值是根据上一轮的分类结果进行调整.

2）样例权重：

Bagging：使用均匀取样，每个样例的权重相等

Boosting：根据错误率不断调整样例的权值，错误率越大则权重越大.

3）预测函数：

Bagging：所有预测函数的权重相等.

Boosting：每个弱分类器都有相应的权重，对于分类误差小的分类器会有更大的权重.

4）并行计算：

Bagging：各个预测函数可以并行生成

Boosting：各个预测函数只能顺序生成，因为后一个模型参数需要前一轮模型的结果

 

boosting 模型，典型的有adaboost，采用加法模型；提升树是通过拟合残差来提高性能，主要是降低偏差

bagging 模型，典型的有RF，主要用来降低方差，及数据扰动带来的影响。

 

 

集成方法的结合策略

1. 平均法

2.投票法

3.学习法

 

 

 

 

GBDT 与XGBOOST 和LightGB 异同：

相比于GBDT，xgb的提高有一下几个方面：

            1. 显示的把树模型复杂度作为正则项加到优化目标中。

            2. 公式推导中用到了二阶导数，用了二阶泰勒展开。（GBDT用牛顿法貌似也是二阶信息）

            3. 实现了分裂点寻找近似算法。

            4. 利用了特征的稀疏性。

            5. 数据事先排序并且以block形式存储，有利于并行计算。

            6. 基于分布式通信框架rabit，可以运行在MPI和yarn上。（最新已经不基于rabit了）

            7. 实现做了面向体系结构的优化，针对cache和内存做了性能优化。

      在项目实测中使用发现，Xgboost的训练速度要远远快于传统的GBDT实现，10倍量级。

 

lightgbm 优化:

直方图优化，

• 在训练决策树计算切分点的增益时，预排序需要对每个样本的切分位置计算，所以时间复杂度是O(#data)而LightGBM则是计算将样本离散化为直方图后的直方图切割位置的增益即可，时间复杂度为O(#bins),时间效率上大大提高了(初始构造直方图是需要一次O(#data)的时间复杂度，不过这里只涉及到加和操作)
• LightGBM可以直接用类别特征进行训练，不必预先进行独热编码，速度会提升不少，参数设置categorical_feature来指定数据中的类别特征列
• 并行优化

 

 

 

5 KNN模型

 距离度量： 欧式距离 二阶lp    曼哈顿距离 一阶lp 余弦距离 等

构造 kd tree

 

 

6 .典型的聚类模型

1. kmeans  高斯聚类

2. 密度聚类

3. 层次聚类

 

 

 

7. 数据降维算法

1. 线性算法pca，投影到的空间方差大

2. 非线性降维，采用核技巧，kpca

3. 度量学习，学一个可以改变距离的度量矩阵

 

LDA 典型的监督性降维

 

8. 特征选择与稀疏学习

 

l1 和 l2 都有利于减少过拟合，但是l1更加容易获得稀疏解

既然L0可以实现稀疏，为什么不用L0，而要用L1呢？个人理解一是因为L0范数很难优化求解（NP难问题），二是L1范数是L0范数的最优凸近似，而且它比L0范数要容易优化求解。

 

字典学习、压缩感知

 

 

9. 支持向量机

 

函数间隔与几何间隔

拉格朗日对偶法

kkt条件

手动推倒支持向量算法

 

 

 

 

 

10. 概率图模型

 

生成模型： 隐马尔科夫模型 HMM、 马尔科夫随机场MCF

判别模型： 条件随机场CRF