机器学习笔记(12)——Stacking(Stacked generalization)

Stacking (Stacked generalization)

1.概念

指训练一个模型用于组合(combine)其他各个模型。即首先我们先训练多个不同的模型，然后再以之前训练的各个模型的输出为输入来训练一个模型，以得到一个最终的输出。

理论上，Stacking可以表示上面提到的各种Ensemble方法。然而，实际中，我们通常使用单层logistic回归作为组合模型。

先在整个训练数据集上通过bootstrapped抽样得到各个训练集合，得到一系列分类模型，称之为Tier 1分类器, 然后将输出用于训练Tier 2 分类器

潜在的一个思想是希望训练数据都得被正确的学习到了

比如某个分类器错误的学习到了特征空间里某个特定区域，因此错误分类就会来自这个区域，但是Tier 2分类器可能根据其他的分类器学习到正确的分类。交叉验证也通常用于训练Tier 1分类器：把这个训练集合分成T个块，Tier 1中的每个分类器根据各自余下的T-1块进行训练，并在T块（该块数据并未用于训练）上测试。之后将这些分类器的输出作为输入，在整个训练集合上训练Tier 2分类器。（这里未提及测试集，测试集是指不在任何训练过程中出现的数据）。

Stacking 方法比任何单一模型的效果都要好，而且不仅成功应用在了监督式学习中，也成功应用在了非监督式(概率密度估计)学习中。甚至应用于估计bagging模型的错误率

2.kaggle，Titanic中的Stacking应用：

数据的行数：train.csv有890行，也就是890个人，test.csv有418行（418个人）。

而数据的列数就看你保留了多少个feature了。

STEP1：

Train Data有890行。(请对应图中的上层部分）每1次的fold，都会生成 713行 小train， 178行 小test。我们用Model 1来训练 713行的小train，然后预测 178行 小test。预测的结果是长度为 178 的预测值。这样的动作走5次！ 长度为178 的预测值 X 5 = 890 预测值，刚好和Train data长度吻合。这个890预测值是Model 1产生的，我们先存着，因为，一会让它将是第二层模型的训练来源。

这一步产生的预测值我们可以转成 890 X 1 （890 行，1列），记作 P1 (大写P)

STEP2：

接着说 Test Data 有 418 行。(请对应图中的下层部分，对对对，绿绿的那些框框）每1次的fold，713行 小train训练出来的Model 1要去预测我们全部的Test Data（全部！因为Test Data没有加入5-fold，所以每次都是全部！）。此时，Model 1的预测结果是长度为418的预测值。这样的动作走5次！我们可以得到一个 5 X 418 的预测值矩阵。然后我们根据行来就平均值，最后得到一个 1 X 418 的平均预测值。

这一步产生的预测值我们可以转成 418 X 1 （418行，1列），记作 p1 (小写p)

这是第一层的model1，假设你第一层有3个模型，这样你就会得到：来自5-fold的预测值矩阵 890 X 3，（P1，P2， P3） 和 来自Test Data预测值矩阵 418 X 3， （p1, p2, p3）。

STEP3：

第二层：来自5-fold的预测值矩阵 890 X 3 作为你的Train Data，训练第二层的模型

来自Test Data预测值矩阵 418 X 3 就是你的Test Data，用训练好的模型来预测他们吧

代码：