岭回归参数选择
岭回归是一种用于解决多重共线性问题的线性回归方法,通过对模型添加惩罚项来控制模型复杂度,以提高模型的泛化能力和稳定性。其中,惩罚项的系数λ是需要选择的重要参数,本文将讨论如何选择合适的岭回归参数。
一、岭回归基本原理
岭回归中,通过对模型参数大小的平方和进行惩罚,将线性回归问题转换为以下优化问题:
minimize RSS(w) + λ||w||² (其中w为模型参数)
其中RSS(w)为残差平方和,是预测值与实际值之间的差异平方和,||w||²为参数的平方和,λ是惩罚系数,用于控制惩罚项与RSS之间的比例关系。
通过调整λ的大小,可以灵活地平衡模型拟合程度和泛化能力,如下图所示:
图示了当λ取值不同时,模型的预测能力和泛化能力之间的平衡情况。当λ过大时,模型的拟合效果较差,但可以得到较好的泛化能力;当λ过小时,模型的拟合效果较好,但在测试集上
的表现可能较差,即出现过拟合现象。
因此,选择合适的λ非常重要,可以通过交叉验证等方法来确定。
1、交叉验证法
交叉验证法是一种常用的模型选择方法,可以保证模型的泛化能力。在岭回归中,可以将数据集划分为训练集和测试集,然后对不同的λ进行模型训练和测试,以到最优的λ值。
常用的交叉验证方法包括k折交叉验证和留一交叉验证。其中,k折交叉验证将数据集分为k个大小相等的子集,每次将其中一个子集作为测试集,其余子集作为训练集,重复k次,将结果进行平均,即得到模型的表现。留一交叉验证则是将每个样本都作为单独的测试集,其余样本作为训练集。
具体方法如下:
(1)将数据集分为训练集和测试集,一般按照7:3或8:2的比例进行划分。将训练集再按照k折或留一交叉验证的方式进行划分,得到k组训练集和测试集。
(2)对于每组训练集和测试集,分别进行岭回归模型的训练和测试,计算对应的均方误差(MSE)或R方值(R2 score)等指标。
(3)重复上述步骤,得到k组不同的MSE或R2 score值。
(4)将k个MSE或R2 score值求平均,得到该λ值对应的平均MSE或R2 score。
(5)重复上述步骤,对不同的λ值进行筛选和比较,选取表现最好的λ值作为最终的岭回归参数。
2、广义交叉验证法(GCV)
广义交叉验证法又称最小交叉验证法(LCV),是一种针对岭回归模型特定的交叉验证方法,可以在每次交叉验证时同时进行模型训练和参数选择。与传统的k折交叉验证不同,GCV法将岭回归模型的损失函数代入到交叉验证中,直接计算出λ对应的MSE值。
(1)将数据集划分为训练集和测试集,同样采用7:3或8:2的比例。
(2)对于每个λ值,利用训练集数据训练出对应的岭回归模型,计算该模型对测试集数据
的MSE值。
(3)将所有λ值对应的MSE值求平均,得到该λ值对应的广义交叉验证误差(GCV error)。
(4)重复上述步骤,分别计算不同λ值对应的GCV error,并到最小的误差值。
(5)选择最小GCV error所对应的λ值作为最终的岭回归参数。
三、总结
选择合适的岭回归参数有助于提高模型的预测能力和泛化能力。常用的选择方法包括交叉验证法和广义交叉验证法,可以根据数据集大小和模型复杂度的不同,选择最适合的方法进行参数选择。在进行实际应用时,应结合实际情况,综合考虑模型的拟合效果和泛化能力,选择合适的λ值进行模型训练和预测。
>正则化残差
版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198,我们将在24小时内删除。
发表评论