本文將通過(guò)完整的源碼與圖解方式向你展示AdaBoost算法運(yùn)行邏輯，并指出其優(yōu)點(diǎn)與不足，還將其與隨機(jī)森林算法進(jìn)行對(duì)比分析。

簡(jiǎn)介

每個(gè)人都會(huì)犯錯(cuò)，即使是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域最簡(jiǎn)單的決策樹也存在這個(gè)問題。AdaBoost（自適應(yīng)增強(qiáng)）算法不會(huì)忽略這些錯(cuò)誤，而是會(huì)做一些不同的事情：它會(huì)從這些錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)（或適應(yīng)）以變得更好。

與一次生成多棵樹的隨機(jī)森林不同，AdaBoost算法從一棵簡(jiǎn)單的樹開始，并識(shí)別它錯(cuò)誤分類的實(shí)例。然后，它會(huì)構(gòu)建新的樹來(lái)修復(fù)這些錯(cuò)誤，從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)，并在每一步中變得更好。

在本文中，我們將詳細(xì)探討AdaBoost算法是如何進(jìn)行預(yù)測(cè)的。我們將會(huì)看到AdaBoost算法能夠通過(guò)結(jié)合有針對(duì)性的弱學(xué)習(xí)器來(lái)增強(qiáng)力量，就像將有針對(duì)性的鍛煉變成全身力量的鍛煉程序一樣。

作者本人使用Canva Pro創(chuàng)建（針對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化；在桌面PC上可能顯得過(guò)大）。

定義

AdaBoost算法是一種集成機(jī)器學(xué)習(xí)模型，它能夠創(chuàng)建一系列加權(quán)決策樹，通常使用淺樹（通常只是單層“樹樁”）來(lái)實(shí)現(xiàn)。每棵樹都在整個(gè)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練，但采用了自適應(yīng)樣本權(quán)重，使先前分類錯(cuò)誤的樣本更加重要。

對(duì)于分類任務(wù)，AdaBoost通過(guò)加權(quán)投票系統(tǒng)組合樹，其中表現(xiàn)更好的樹在最終決策中具有更大的影響力。

該模型的優(yōu)勢(shì)來(lái)自其自適應(yīng)學(xué)習(xí)過(guò)程——雖然每棵簡(jiǎn)單的樹可能都是“弱學(xué)習(xí)器”，其表現(xiàn)僅略優(yōu)于隨機(jī)猜測(cè)，但樹的加權(quán)組合創(chuàng)造了一個(gè)“強(qiáng)學(xué)習(xí)器”，可以逐步關(guān)注和糾正錯(cuò)誤。

AdaBoost是增強(qiáng)算法系列的一部分，因?yàn)樗淮螛?gòu)建一棵樹。每棵新樹都會(huì)嘗試修復(fù)先前樹所犯的錯(cuò)誤。然后，它使用加權(quán)投票來(lái)組合它們的答案并做出最終預(yù)測(cè)。

測(cè)試數(shù)據(jù)集

在本文中，我們將重點(diǎn)介紹經(jīng)典高爾夫數(shù)據(jù)集作為分類的樣本。

各列含義：“Outlook（展望）”——獨(dú)熱編碼為3列、“Temperature（溫度）”——華氏度、“Humidity（濕度）”——百分比、“Windy（有風(fēng)）——（是/否）和“播放（Play）”——是/否，代表目標(biāo)特征。

import pandas as pd
import numpy as np
from sklearn.model_selection import train_test_split
# 創(chuàng)建和準(zhǔn)備數(shù)據(jù)集
dataset_dict = {
    'Outlook': ['sunny', 'sunny', 'overcast', 'rainy', 'rainy', 'rainy', 'overcast', 
                'sunny', 'sunny', 'rainy', 'sunny', 'overcast', 'overcast', 'rainy',
                'sunny', 'overcast', 'rainy', 'sunny', 'sunny', 'rainy', 'overcast',
                'rainy', 'sunny', 'overcast', 'sunny', 'overcast', 'rainy', 'overcast'],
    'Temperature': [85.0, 80.0, 83.0, 70.0, 68.0, 65.0, 64.0, 72.0, 69.0, 75.0, 75.0,
                   72.0, 81.0, 71.0, 81.0, 74.0, 76.0, 78.0, 82.0, 67.0, 85.0, 73.0,
                   88.0, 77.0, 79.0, 80.0, 66.0, 84.0],
    'Humidity': [85.0, 90.0, 78.0, 96.0, 80.0, 70.0, 65.0, 95.0, 70.0, 80.0, 70.0,
                 90.0, 75.0, 80.0, 88.0, 92.0, 85.0, 75.0, 92.0, 90.0, 85.0, 88.0,
                 65.0, 70.0, 60.0, 95.0, 70.0, 78.0],
    'Wind': [False, True, False, False, False, True, True, False, False, False, True,
             True, False, True, True, False, False, True, False, True, True, False,
             True, False, False, True, False, False],
    'Play': ['No', 'No', 'Yes', 'Yes', 'Yes', 'No', 'Yes', 'No', 'Yes', 'Yes', 'Yes',
             'Yes', 'Yes', 'No', 'No', 'Yes', 'Yes', 'No', 'No', 'No', 'Yes', 'Yes',
             'Yes', 'Yes', 'Yes', 'Yes', 'No', 'Yes']
}
# 準(zhǔn)備數(shù)據(jù)
df = pd.DataFrame(dataset_dict)
df = pd.get_dummies(df, columns=['Outlook'], prefix='', prefix_sep='', dtype=int)
df['Wind'] = df['Wind'].astype(int)
df['Play'] = (df['Play'] == 'Yes').astype(int)

# 重新安排各列
column_order = ['sunny', 'overcast', 'rainy', 'Temperature', 'Humidity', 'Wind', 'Play']
df = df[column_order]

# 準(zhǔn)備特征和目標(biāo)
X,y = df.drop('Play', axis=1), df['Play']
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, train_size=0.5, shuffle=False)Main Mechanism

AdaBoost算法主要機(jī)制

AdaBoost算法的工作原理如下：

• 初始化權(quán)重：為每個(gè)訓(xùn)練樣本分配相同的權(quán)重。
• 迭代學(xué)習(xí)：在每個(gè)步驟中，訓(xùn)練一個(gè)簡(jiǎn)單的決策樹并檢查其性能。錯(cuò)誤分類的樣本獲得更多權(quán)重，使其成為下一棵樹的優(yōu)先級(jí)。正確分類的樣本保持不變，所有權(quán)重都調(diào)整為總和為1。
• 構(gòu)建弱學(xué)習(xí)器：每個(gè)新的簡(jiǎn)單樹都針對(duì)前幾棵樹的錯(cuò)誤，創(chuàng)建一系列專門的弱學(xué)習(xí)器。
• 最終預(yù)測(cè)：通過(guò)加權(quán)投票合并所有樹，其中每棵樹的投票都基于其重要性值，從而為更準(zhǔn)確的樹提供更大的影響力。

AdaBoost分類器使用許多簡(jiǎn)單的決策樹（通常為50~100棵）進(jìn)行預(yù)測(cè)。每棵樹稱為“樹樁”，專注于一個(gè)重要特征，如溫度或濕度。最終預(yù)測(cè)是通過(guò)合并所有樹的投票做出的，每個(gè)投票都根據(jù)該樹的重要性（“alpha”）加權(quán)。

訓(xùn)練步驟

在這里，我們將遵循SAMME（使用多類指數(shù)損失函數(shù)的分階段加性建模）算法，這是scikit-learn庫(kù)中處理二分類和多類分類的標(biāo)準(zhǔn)方法。

1.1.決定要使用的弱學(xué)習(xí)器。其中，單級(jí)決策樹（或“樹樁”）是默認(rèn)選擇。

1.2.決定要構(gòu)建多少個(gè)弱學(xué)習(xí)器（在本例中為樹的數(shù)量）（默認(rèn)值為50棵樹）。

我們從深度為1的決策樹（樹樁）開始作為弱學(xué)習(xí)器。每個(gè)樹樁只進(jìn)行一次分割，我們將按順序訓(xùn)練其中的50個(gè)，并在此過(guò)程中調(diào)整權(quán)重。

1.3.開始時(shí)，為每個(gè)訓(xùn)練樣本賦予相同的權(quán)重：

• 每個(gè)樣本的權(quán)重=1/N（N是樣本總數(shù)）
• 所有權(quán)重加起來(lái)為1

所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán)重都相同（0.0714），總權(quán)重加起來(lái)為1。這確保在訓(xùn)練開始時(shí)每個(gè)樣本都同等重要。

對(duì)于第一棵樹

2.1.在考慮樣本權(quán)重的同時(shí)構(gòu)建決策樹樁

在進(jìn)行第一次分割之前，算法會(huì)檢查所有數(shù)據(jù)點(diǎn)及其權(quán)重，以找到最佳分割點(diǎn)。這些權(quán)重會(huì)影響每個(gè)樣本在進(jìn)行分割決策時(shí)的重要性。

計(jì)算根節(jié)點(diǎn)的初始加權(quán)基尼不純度

算法計(jì)算根節(jié)點(diǎn)的基尼不純度分?jǐn)?shù)，但現(xiàn)在考慮所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán)重。

對(duì)于每個(gè)特征：

• 按特征值對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序（與決策樹分類器完全相同）

對(duì)于每個(gè)特征，算法都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序并識(shí)別潛在的分割點(diǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)決策樹完全相同。

對(duì)于每個(gè)可能的分割點(diǎn)：

• 將樣本分成左組和右組
• 計(jì)算兩個(gè)組的加權(quán)基尼不純度
• 計(jì)算此分割的加權(quán)基尼不純度減少量

該算法計(jì)算每個(gè)潛在分割的加權(quán)基尼不純度并將其與父節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較。對(duì)于分割點(diǎn)為0.5的特征“sunny”，此不純度減少量（0.066）顯示了此分割對(duì)數(shù)據(jù)分離的改善程度。

選擇提供最大基尼不純度減少量的分割

在檢查所有可能的分割特征后，“overcast”列（分割點(diǎn)為0.5）提供最高的不純度減少量0.102。這意味著它是分離類別的最有效方法，使其成為第一次分割的最佳選擇。

d. 使用此決策創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的單分割樹

使用找到的最佳分割點(diǎn)，算法將數(shù)據(jù)分成兩組，每組保留其原始權(quán)重。這個(gè)簡(jiǎn)單的決策樹故意保持較小和不完美，使其略優(yōu)于隨機(jī)猜測(cè)。

2.2.評(píng)估這棵樹有多好

a. 使用樹預(yù)測(cè)訓(xùn)練集的標(biāo)簽。

b. 將所有錯(cuò)誤分類的樣本的權(quán)重相加以獲得錯(cuò)誤率。

第一個(gè)弱學(xué)習(xí)器對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，我們檢查它在哪里犯了錯(cuò)誤（標(biāo)記為X）。0.357的錯(cuò)誤率表明這棵簡(jiǎn)單的樹對(duì)一些預(yù)測(cè)有誤，這是預(yù)料之中的，并將有助于指導(dǎo)接下來(lái)的訓(xùn)練步驟。

c. 使用以下方法計(jì)算樹重要性(α)：

α = learning_rate × log((1-error)/error)

我們使用錯(cuò)誤率計(jì)算樹的影響力得分(α = 0.5878)。分?jǐn)?shù)越高意味著樹越準(zhǔn)確，這棵樹因其良好的性能獲得了中等重要性。

2.3.更新樣本權(quán)重

a. 保留正確分類樣本的原始權(quán)重。

b.將錯(cuò)誤分類的樣本的權(quán)重乘以e^(α)。

c. 將每個(gè)權(quán)重除以所有權(quán)重的總和。此歸一化可確保所有權(quán)重的總和仍為1，同時(shí)保持其相對(duì)比例。

樹出錯(cuò)的情況（標(biāo)記為X）在下一輪中獲得更高的權(quán)重。增加這些權(quán)重后，所有權(quán)重均被歸一化為總和為1，確保錯(cuò)誤分類的樣本在下一棵樹中得到更多關(guān)注。

對(duì)于第二棵樹

2.1.構(gòu)建新的樹樁，但現(xiàn)在使用更新后的權(quán)重

a. 計(jì)算根節(jié)點(diǎn)的新加權(quán)基尼不純度：

• 將會(huì)有所不同，因?yàn)殄e(cuò)誤分類的樣本現(xiàn)在具有更大的權(quán)重
• 正確分類的樣本現(xiàn)在具有更小的權(quán)重

使用更新后的權(quán)重（其中錯(cuò)誤分類的樣本現(xiàn)在具有更高的重要性），算法計(jì)算根節(jié)點(diǎn)的加權(quán)基尼不純度。這開始了構(gòu)建第二棵決策樹的過(guò)程。

b. 對(duì)于每個(gè)特征：

• 使用與之前相同的過(guò)程，但權(quán)重已更改。

c. 選擇具有最佳加權(quán)基尼不純度減少的分割。

• 通常與第一棵樹的分割完全不同。
• 關(guān)注第一棵樹錯(cuò)誤的樣本。

使用更新后的權(quán)重，不同的分割點(diǎn)顯示出不同的有效性。請(qǐng)注意，“overcast（陰天）”不再是最佳分割——算法現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)溫度（84.0）可以最大程度地減少不純度，從而顯示權(quán)重變化如何影響分割選擇。

d.創(chuàng)建第二個(gè)樹樁。

使用溫度≤84.0作為分割點(diǎn)，算法根據(jù)哪個(gè)類在該組中的總權(quán)重更大，而不是僅通過(guò)計(jì)算樣本，為每個(gè)葉子分配YES/NO。這種加權(quán)投票有助于糾正前一棵樹的錯(cuò)誤。

2.2.評(píng)估這棵新樹

a.用當(dāng)前權(quán)重計(jì)算錯(cuò)誤率。

b.使用與之前相同的公式計(jì)算其重要性（α）。

2.3.再次更新權(quán)重——相同的過(guò)程（增加錯(cuò)誤權(quán)重，然后歸一化）

第二棵樹的錯(cuò)誤率（0.222）和重要性得分（α=1.253）比第一棵樹低。和以前一樣，錯(cuò)誤分類的樣本在下一輪中獲得更高的權(quán)重。

對(duì)于第三棵樹及以后的所有剩余樹

重復(fù)上述步驟2.1-2.3。

該算法按順序構(gòu)建50棵簡(jiǎn)單決策樹，每棵都有自己的重要性得分（α）。每棵樹通過(guò)關(guān)注數(shù)據(jù)的不同方面從以前的錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)，從而創(chuàng)建一個(gè)強(qiáng)大的組合模型。請(qǐng)注意，有些樹（如樹2）在表現(xiàn)更好時(shí)會(huì)獲得更高的權(quán)重分?jǐn)?shù)。

第3步：組合到一起

3.1.保留所有樹及其重要性分?jǐn)?shù)

50棵簡(jiǎn)單決策樹作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)一起工作，每棵都有自己的重要性分?jǐn)?shù)(α)。在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，具有較高α值的樹（如樹2的1.253）對(duì)最終決策的影響比分?jǐn)?shù)較低的樹更大。

from sklearn.tree import plot_tree
from sklearn.ensemble import AdaBoostClassifier
from sklearn.tree import plot_tree
import matplotlib.pyplot as plt

#訓(xùn)練AdaBoost算法
np.random.seed(42)  # 可重復(fù)性
clf = AdaBoostClassifier(algorithm='SAMME', n_estimators=50, random_state=42)
clf.fit(X_train, y_train)

# 為樹1、2和50創(chuàng)建可視化形式
trees_to_show = [0, 1, 49]
feature_names = X_train.columns.tolist()
class_names = ['No', 'Yes']

#設(shè)置繪圖
fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(14,4), dpi=300)
fig.suptitle('Decision Stumps from AdaBoost', fontsize=16)

#繪制每棵樹
for idx, tree_idx in enumerate(trees_to_show):
    plot_tree(clf.estimators_[tree_idx],
              feature_names=feature_names,
              class_names=class_names,
              filled=True,
              rounded=True,
              ax=axes[idx],
              fontsize=12)  #增加字體大小
    axes[idx].set_title(f'Tree {tree_idx + 1}', fontsize=12)

plt.tight_layout(rect=[0, 0.03, 1, 0.95])

每個(gè)節(jié)點(diǎn)將其“值”參數(shù)顯示為[weight_NO, weight_YES]，表示該節(jié)點(diǎn)上每個(gè)類型的加權(quán)比例。這些權(quán)重來(lái)自我們?cè)谟?xùn)練期間計(jì)算的樣本權(quán)重。

測(cè)試步驟

為了預(yù)測(cè)，需要：

1. 獲取每棵樹的預(yù)測(cè)值。
2. 將每個(gè)預(yù)測(cè)值乘以其權(quán)重得分(α)。
3. 將它們?nèi)考悠饋?lái)。
4. 總權(quán)重較高的類型將是最終預(yù)測(cè)結(jié)果。

在預(yù)測(cè)新數(shù)據(jù)時(shí)，每棵樹都會(huì)做出預(yù)測(cè)并將其乘以其權(quán)重得分(α)。最終決定來(lái)自將所有加權(quán)投票相加。在這里，NO類型獲得更高的總分（23.315相對(duì)于15.440），因此模型預(yù)測(cè)這個(gè)未見過(guò)的樣本為NO。

評(píng)估步驟

構(gòu)建完所有樹后，接下來(lái)，我們就可以進(jìn)行測(cè)試集評(píng)估了。

通過(guò)迭代訓(xùn)練和加權(quán)弱學(xué)習(xí)器以關(guān)注錯(cuò)誤分類的樣本，AdaBoost創(chuàng)建了一個(gè)強(qiáng)大的分類器，可實(shí)現(xiàn)高精度——通常比單個(gè)決策樹或更簡(jiǎn)單的模型更好！

#獲得預(yù)測(cè)結(jié)果
y_pred = clf.predict(X_test)

#使用實(shí)際值和預(yù)測(cè)值創(chuàng)建數(shù)據(jù)幀
results_df = pd.DataFrame({
    'Actual': y_test,
    'Predicted': y_pred
})
print(results_df) # 顯示結(jié)果數(shù)據(jù)幀

# 計(jì)算和顯示精度
from sklearn.metrics import accuracy_score
accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
print(f"\nModel Accuracy: {accuracy:.4f}")

關(guān)鍵參數(shù)解釋

以下是AdaBoost算法的關(guān)鍵參數(shù)解釋（特別是在scikit-learn庫(kù)中提供的那些）：

estimator（估計(jì)器）

這是AdaBoost用來(lái)構(gòu)建最終解決方案的基本模型。三個(gè)最常見的弱學(xué)習(xí)器是：

• 深度為1的決策樹（決策樹樁）：這是默認(rèn)且最受歡迎的選擇。由于它只有一個(gè)分割，因此它被認(rèn)為是一種非常弱的學(xué)習(xí)器，比隨機(jī)猜測(cè)略好一點(diǎn)，這正是提升過(guò)程所需要的。
• 邏輯回歸：邏輯回歸（尤其是高懲罰）也可以在這里使用，即使它并不是真正的弱學(xué)習(xí)器。它可能對(duì)具有線性關(guān)系的數(shù)據(jù)有用。
• 深度較小的決策樹（例如深度2或3）：這些比決策樹樁稍微復(fù)雜一些。它們?nèi)匀幌喈?dāng)簡(jiǎn)單，但可以處理比決策樹樁稍微復(fù)雜一些的模式。

AdaBoost的基礎(chǔ)模型可以是簡(jiǎn)單的決策樹樁（深度=1）、小型樹（深度2-3）或懲罰線性模型。每種類型都保持簡(jiǎn)單以避免過(guò)度擬合，同時(shí)提供不同的方法來(lái)捕獲模式。

n_estimators

要組合的弱學(xué)習(xí)器的數(shù)量，通常約為50-100；當(dāng)這個(gè)值超過(guò)100時(shí)很少有更好的效果。

learning_rate

控制每個(gè)分類器對(duì)最終結(jié)果的影響程度。常見的起始值為0.1、0.5或1.0。較低的數(shù)字（如0.1）和稍高的n_estimator通常效果更好。

與隨機(jī)森林算法的主要區(qū)別

由于隨機(jī)森林和AdaBoost都適用于多棵樹，因此很容易混淆所涉及的參數(shù)。關(guān)鍵區(qū)別在于隨機(jī)森林獨(dú)立組合多棵樹（裝袋），而AdaBoost一棵樹接一棵樹地構(gòu)建樹以修復(fù)錯(cuò)誤（提升）。以下是關(guān)于它們之間的差異的其他一些細(xì)節(jié)：

• 沒有bootstrap參數(shù)，因?yàn)锳daBoost使用所有數(shù)據(jù)，但權(quán)重會(huì)發(fā)生變化
• 沒有oob_score參數(shù)，因?yàn)锳daBoost不使用bootstrap放回抽樣
• learning_rate變得至關(guān)重要（隨機(jī)森林中不存在）
• 與隨機(jī)森林的較深樹不同，樹的深度通常保持得很淺（通常只是樹樁）
• 關(guān)鍵之處從并行獨(dú)立樹轉(zhuǎn)移到順序依賴樹，這使得n_jobs等參數(shù)不那么重要

AdaBoost算法的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

• 自適應(yīng)學(xué)習(xí)：AdaBoost通過(guò)賦予其所犯錯(cuò)誤更多權(quán)重而變得更好。每棵新樹都會(huì)更加關(guān)注它出錯(cuò)的困難情況。
• 抵抗過(guò)度擬合：盡管它不斷逐一添加更多樹，但AdaBoost通常不會(huì)過(guò)于專注于訓(xùn)練數(shù)據(jù)。這是因?yàn)樗褂眉訖?quán)投票，因此沒有一棵樹可以過(guò)多地控制最終答案。
• 內(nèi)置特征的選擇：AdaBoost自然會(huì)找到最重要的特征。每棵簡(jiǎn)單樹都會(huì)為該輪選擇最有用的特征，這意味著它在訓(xùn)練時(shí)會(huì)自動(dòng)選擇重要特征。

缺點(diǎn)：

• 對(duì)噪聲敏感：由于它更重視錯(cuò)誤，AdaBoost可能會(huì)在處理混亂或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)時(shí)遇到麻煩。如果一些訓(xùn)練樣本帶有錯(cuò)誤標(biāo)簽，它可能會(huì)過(guò)于關(guān)注這些不好的樣本，從而使整個(gè)模型變得更糟。
• 必須是連續(xù)的：與可以同時(shí)訓(xùn)練多棵樹的隨機(jī)森林不同，AdaBoost必須一次訓(xùn)練一棵樹，因?yàn)槊靠眯聵涠夹枰乐暗臉涞谋憩F(xiàn)。這使得訓(xùn)練速度變慢。
• 學(xué)習(xí)率敏感性：雖然它比隨機(jī)森林需要調(diào)整的設(shè)置更少，但學(xué)習(xí)率確實(shí)會(huì)影響它的效果。如果學(xué)習(xí)率太高，它可能會(huì)過(guò)于精確地學(xué)習(xí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)。如果學(xué)習(xí)率太低，它需要更多的樹才能正常工作。

結(jié)語(yǔ)

AdaBoost是一種關(guān)鍵的增強(qiáng)算法，許多新方法都從中吸取了教訓(xùn)。它的主要思想——通過(guò)關(guān)注錯(cuò)誤來(lái)變得更好——幫助塑造了許多現(xiàn)代機(jī)器學(xué)習(xí)工具。雖然其他方法都試圖從一開始就做到完美，但AdaBoost卻試圖表明，有時(shí)解決問題的最佳方法是從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)并不斷改進(jìn)。

AdaBoost在二元分類問題中以及數(shù)據(jù)干凈時(shí)也最有效。雖然隨機(jī)森林可能更適合更一般的任務(wù)（如預(yù)測(cè)數(shù)字）或混亂的數(shù)據(jù)，但AdaBoost在正確使用時(shí)可以產(chǎn)生非常好的結(jié)果。這么多年后人們?nèi)栽谑褂盟?，這一事實(shí)表明其核心思想有多好用！

AdaBoost分類器代碼歸納

import pandas as pd
import numpy as np
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.metrics import accuracy_score
from sklearn.ensemble import AdaBoostClassifier
from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier

# 創(chuàng)建數(shù)據(jù)集
dataset_dict = {
    'Outlook': ['sunny', 'sunny', 'overcast', 'rainy', 'rainy', 'rainy', 'overcast', 
                'sunny', 'sunny', 'rainy', 'sunny', 'overcast', 'overcast', 'rainy',
                'sunny', 'overcast', 'rainy', 'sunny', 'sunny', 'rainy', 'overcast',
                'rainy', 'sunny', 'overcast', 'sunny', 'overcast', 'rainy', 'overcast'],
    'Temperature': [85.0, 80.0, 83.0, 70.0, 68.0, 65.0, 64.0, 72.0, 69.0, 75.0, 75.0,
                   72.0, 81.0, 71.0, 81.0, 74.0, 76.0, 78.0, 82.0, 67.0, 85.0, 73.0,
                   88.0, 77.0, 79.0, 80.0, 66.0, 84.0],
    'Humidity': [85.0, 90.0, 78.0, 96.0, 80.0, 70.0, 65.0, 95.0, 70.0, 80.0, 70.0,
                 90.0, 75.0, 80.0, 88.0, 92.0, 85.0, 75.0, 92.0, 90.0, 85.0, 88.0,
                 65.0, 70.0, 60.0, 95.0, 70.0, 78.0],
    'Wind': [False, True, False, False, False, True, True, False, False, False, True,
             True, False, True, True, False, False, True, False, True, True, False,
             True, False, False, True, False, False],
    'Play': ['No', 'No', 'Yes', 'Yes', 'Yes', 'No', 'Yes', 'No', 'Yes', 'Yes', 'Yes',
             'Yes', 'Yes', 'No', 'No', 'Yes', 'Yes', 'No', 'No', 'No', 'Yes', 'Yes',
             'Yes', 'Yes', 'Yes', 'Yes', 'No', 'Yes']
}
df = pd.DataFrame(dataset_dict)

#準(zhǔn)備數(shù)據(jù)
df = pd.get_dummies(df, columns=['Outlook'], prefix='', prefix_sep='', dtype=int)
df['Wind'] = df['Wind'].astype(int)
df['Play'] = (df['Play'] == 'Yes').astype(int)

#拆分特征和目標(biāo)
X, y = df.drop('Play', axis=1), df['Play']
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, train_size=0.5, shuffle=False)

# 訓(xùn)練AdaBoost
ada = AdaBoostClassifier(
    estimator=DecisionTreeClassifier(max_depth=1), # 創(chuàng)建基本估計(jì)器（決策樁）
    n_estimators=50,        #典型情況下使用比隨機(jī)森林算法更少的樹
    learning_rate=1.0,      # 默認(rèn)學(xué)習(xí)率
    algorithm='SAMME',      # 目前唯一可用的算法（將在未來(lái)的scikit-learn更新中刪除）
    random_state=42
)
ada.fit(X_train, y_train)

#預(yù)測(cè)和評(píng)估
y_pred = ada.predict(X_test)
print(f"Accuracy: {accuracy_score(y_test, y_pred)}")

進(jìn)一步閱讀

有關(guān)??AdaBoostClassifier??及其在scikit-learn中的實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)說(shuō)明，讀者可以參考官方文檔，其中提供了有關(guān)其用法和參數(shù)的全面信息。

本文編程技術(shù)環(huán)境

本文使用Python 3.7和 scikit-learn 1.6。雖然討論的概念普遍適用，但具體代碼實(shí)現(xiàn)可能會(huì)因版本不同而略有不同。

關(guān)于插圖

除非另有說(shuō)明，本文所有圖像均由作者本人創(chuàng)建，并采用了Canva Pro的授權(quán)設(shè)計(jì)元素。

譯者介紹

朱先忠，51CTO社區(qū)編輯，51CTO專家博客、講師，濰坊一所高校計(jì)算機(jī)教師，自由編程界老兵一枚。

原文標(biāo)題：??AdaBoost Classifier, Explained: A Visual Guide with Code Examples??，作者：Samy Baladram