集成学习（含常用案列）

集成学习原理：
工作原理是生成多个分类器/模型，各自独立地学习和作出预测。这些预测最后结合成组合预测，因此优于任何一个单分类的做出预测
集成学习算法分类：
集成学习算法一般分为：bagging、boosting和Stacking
基学习器注意事项：
1.基础学习器之间要存在差异性。
2.基础学习器的能力不需要很强，只需要比随机猜测 0.5 高一点就行。
Bagging 框架
原理：
Baggging 框架通过有放回的抽样产生不同的训练集，从而训练具有差异性的弱学习器，然后通过平权投票、多数表决的方式决定预测结果。
Bagging 使用 bootstrap 采样, 会存在大约 ⅓ 左右的数据未被选中用于训练弱学习，这部分未被选中的数据被称为 oob（out of bag）, 即：包外估计数据集。（也就是随机性体现在随机取样以及随机挑选特征）
随机森林：
算法：
1.用N来表示训练用例（样本）的个数，M表示特征数目。
2.输入特征数目m，用于确定决策树上一个节点的决策结果；其中m应远小于M。
3.从N个训练用例（样本）中以有放回抽样的方式，取样N次，形成一个训练集（即bootstrap取样），并用未抽到的用例（样本）作预测，评估其误差。
4.对于每一个节点，随机选择m个特征，决策树上每个节点的决定都是基于这些特征确定的。根据这m个特征，计算其最佳的分裂方式。
5.对每棵树进行平权投票（分类）或者求平均（预测或者回归问题）
随机深林 API：（sklearn.ensemble.RandomForestClassifier()）
n_estimators：决策树数量，(default = 10)
Criterion：entropy、或者 gini, (default = gini)
bootstrap：是否采用有放回抽样，如果为 False 将会使用全部训练样本，(default = True)
min_samples_split： 结点分裂所需最小样本数，(default = 2)
min_samples_leaf： 叶子节点的最小样本数，(default = 1)
min_impurity_split: 节点划分最小不纯度
Boosting：
Boosting 体现了提升思想，每一个训练器重点关注前一个训练器不足的地方进行训练，通过加权投票的方式，得出预测结果。
Boosting算法的著名代表就是Adaboost算法，前人栽树后人乘凉就是Ababoost，算法原理如下：
1.首先，初始化训练数据的权值分布。每一个训练样本最开始时都被赋予相同的权值：1/N
2.训练弱分类器：本轮训练中，若某样本分错，则提高它的权值，相反分类正确的样本被降低权值。然后，权值更新过的全体样本被用于训练下一个分类器，使得下一个分类器更关注权重大的难分样本。多次迭代，训练多个弱分类器。
3.加权组合弱分类器：加大分类误差率小的弱分类器的权重，使其在最终表决中起较大作用，而降低分类误差率大的弱分类器的权重，使其在最终表决中起较小作用。
Bagging 与 Boosting区别：
区别一:数据方面
Bagging：有放回采样
Boosting：全部数据集, 重点关注前一个弱学习器不足
区别二:投票方面
Bagging：平权投票
Boosting：加权投票
区别三:学习顺序
Bagging的学习是并行的，每个学习器没有依赖关系
Boosting学习是串行，学习有先后顺序
GBDT：（这个知道原理即可，现在有很多改进版）
GBDT(Gradient Boosting Decision Tree)是一种迭代的决策树算法，由多棵决策树组成，所有树的结论累加起来作为最终答案。
通俗理解：假如有个人30岁，我们首先用20岁去拟合，发现损失有10岁，这时我们用6岁去拟合剩下的损失，发现差距还有4岁，第三轮我们用3岁拟合剩下的差距，差距就只有一岁了。如果我们的迭代轮数还没有完，可以继续迭代下面，每一轮迭代，拟合的岁数误差都会减小。最后将每次拟合的岁数加起来便是模型输出的结果。
若采用平方损失函数，则有：

可以省略倍数和常数项
XGBoost 原理：
XGBoost 是(eXtreme Gradient Boosting)的简称，是优化的分布式梯度提升库：基本原理与GBDT相同，属于Gradient Boosting 类型的机器学习算法，是对GBDT的优化，在训练每一棵树的时候GBDT采用了并行的方式进行训练，提高了模型训练速度。
模型的加法表达式：

值得一提的是，其实算预测结果的时候，前t-1的值实际上是知道的，原表达式右边可以用1到t-1的累加加上ft（Xi）（前向分布算法）
目标函数：

关于损失函数的说明：这里说2点，1、为啥不用梯度，因为大多数的树是局部连续甚至是离散的，不能使用梯度下降。2、损失函数主要受节点值的影响。
关于负责度控制的说明：上图最后一个表达式由2个超参数控制，1个是叶子节点数，1个是平均数求和，这样做是为了防止过拟合。
将目标函数进行二阶泰勒展开（其实GBDT可以使用1阶泰勒展开）：

确定树结构的方法：
1.穷举法（特征数少的话使用），求出所有obj的值比较
2.贪心算法：当前树中的每一个叶子节点，用不同特征尝试进行分割，并用下面的函数计算分裂前和分裂后的增益分数，找到最优的分割方案（下图为英文文档的伪代码）

注意：i是样本的集合，d是特征维度（个人感觉是作者笔误，理解有误请指正，我用C++模拟实现的时候，用d的话是对的）
缺失值处理： 在训练过程中，如果特征出现了缺失值，会为该特征计算一个缺失值划分方向(左子树,右子树)