没有数据混洗的分类器堆栈的交叉验证会返回垃圾

时间:2018-12-04 16:22:17

标签: python scikit-learn cross-validation

作为How to compose sklearn estimators using another estimator?的后续活动, 我正在尝试交叉验证一堆模型。

手册

首先,我手动执行所有步骤,以确保一切正常:

from sklearn.datasets import make_classification
from sklearn.linear_model import LogisticRegression
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier, GradientBoostingClassifier
from sklearn.naive_bayes import GaussianNB
from sklearn.metrics import roc_auc_score

X, y = make_classification(n_samples=10000, n_features=40,
                           n_clusters_per_class=10,
                           n_informative=25,
                           random_state=12, shuffle=False)

logit = LogisticRegression(solver="saga",random_state=12).fit(X,y)
logit_yhat = logit.predict_proba(X)[:,1]
print("logit",roc_auc_score(y, logit_yhat))
randf = RandomForestClassifier(n_estimators=10,max_depth=5,min_samples_split=10, random_state=12).fit(X,y)
randf_yhat = randf.predict_proba(X)[:,1]
print("randf",roc_auc_score(y, randf_yhat))
gaunb = GaussianNB().fit(X,y)
gaunb_yhat = gaunb.predict_proba(X)[:,1]
print("gaunb",roc_auc_score(y, gaunb_yhat))
gbcdt = GradientBoostingClassifier(random_state=12).fit(X,y)
gbcdt_yhat = gbcdt.predict_proba(X)[:,1]
print("gbcdt",roc_auc_score(y, gbcdt_yhat))

scores = np.transpose(np.array((logit_yhat, randf_yhat, gaunb_yhat, gbcdt_yhat)))
aggregator = LogisticRegression(solver="saga",random_state=12).fit(scores, y)
aggregator_yhat = aggregator.predict_proba(scores)[:,1]
print("aggregator",aggregator.coef_,roc_auc_score(y, aggregator_yhat))

此打印:

logit 0.6913163859713081
randf 0.7871255096874669
gaunb 0.7032834038916749
gbcdt 0.8527915275109933
aggregator [[-3.95961856  5.70858186 -2.45036885 13.3983472 ]] 0.8799606190093959

到目前为止很好。

使用管道

现在,我创建一个管道并检查它是否具有相同的作用:

from sklearn.base import BaseEstimator, TransformerMixin, clone
class PredictProbaTransformer(BaseEstimator, TransformerMixin):
    def __init__(self, clf):
        self.clf = clf

    def transform(self, X):
        "Return predict_proba(X)."
        print("transform")
        return self.clf.predict_proba(X)[:,[1]]

    def fit_transform(self, X, y=None, **fit_params):
        print("fit_transform")
        return self.clf.fit(X, y, **fit_params).predict_proba(X)[:,[1]]

from sklearn.pipeline import Pipeline, FeatureUnion
pipe = Pipeline([("stack",FeatureUnion([
    ("logit",PredictProbaTransformer(clone(logit))),
    ("randf",PredictProbaTransformer(clone(randf))),
    ("gaunb",PredictProbaTransformer(clone(gaunb))),
    ("gbcdt",PredictProbaTransformer(clone(gbcdt))),
])), ("aggregator",LogisticRegression(solver="saga",random_state=12))]).fit(X,y)
pipe_yhat = pipe.predict_proba(X)[:,1]
print("pipe",pipe.named_steps["aggregator"].coef_,roc_auc_score(y, pipe_yhat))

此打印:

pipe [[-3.95961856  5.70858186 -2.45036885 13.3983472 ]] 0.8799606190093959

与“手册”部分中的aggregator行相同-很好!

交叉验证

当我尝试交叉验证pipe时,我有些奇怪:

from sklearn.model_selection import cross_validate
pipe_scores = pd.DataFrame(cross_validate(
    pipe, X=X, y=y, return_train_score=True, cv=10, scoring="roc_auc"))

对这12行打印10次(因为cv=10):

fit_transform --- 4 times
transform     --- 8 times

因为它在每个训练阶段为fit_transform中的4个分类器调用stack 4次),然后在测试中为相同的4个分类器调用transform 4次数据,然后在火车数据上再again 4次(即使它已经在火车阶段完成了)。

最重要pipe_scores.describe()

        fit_time  score_time  test_score  train_score
count  10.000000   10.000000   10.000000    10.000000
mean    3.329516    0.006074    0.482034     0.895046
std     0.068609    0.000594    0.081499     0.006657
min     3.212703    0.005362    0.299673     0.886333
25%     3.276795    0.005602    0.451310     0.891166
50%     3.350762    0.006122    0.504630     0.892991
75%     3.370433    0.006331    0.519399     0.898570
max     3.425937    0.007302    0.586310     0.906820

奇怪的是,所有 train_score s都超过了我获得的88% 手动运行。

但是, 为什么test_score似乎是完全随机的?! (均值和中位数大约为50%,对应于“抛硬币”分类器)。

避免这种怪异的解决方法是通过

随机排序行

那么分数是

        fit_time  score_time  test_score  train_score
count  10.000000   10.000000   10.000000    10.000000
mean    3.400829    0.005355    0.774932     0.887762
std     0.125579    0.000444    0.011324     0.003578
min     3.211147    0.004896    0.763047     0.883219
25%     3.333121    0.005074    0.767166     0.884810
50%     3.376660    0.005153    0.772864     0.886907
75%     3.484209    0.005516    0.781219     0.890338
max     3.602676    0.006194    0.799907     0.893941

PS。 make_classification中的shuffle影响列,而StratifiedKFold中的X = X[:, np.random.permutation(X.shape[1])] 仅影响行 。 只有改组很重要:如果我对列进行改组

test_scores

make_classification(... shuffle=False)之后,我得到相同的GaussianNBGradientBoostingClassifier,而在不可察觉的情况下,又不同了LogisticRegressionRandomForestClassifier,而cross_validate返回随机 SaleToPOIRequest

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

关于为什么所有train_scores都高于88%的原因,这是由于以下事实:在进行交叉验证时,您使用0.9的训练数据进行训练。因此,您的模型可以更好地(过度)适合此数据。至于为什么test_score如此之小,当您不随机播放功能时,我相信会发生这种情况是因为,在不进行随机播放的情况下进行交叉验证时,训练数据集中并非所有(共10个)聚类(占所有数据的0.9)在数据集中,它们也不会被随机播放。