一文读懂机器学习模型的选择与取舍

通过学习机器学习课程或阅读相关文章，你不一定就能知道应该如何选择机器学习模型。它们只是让你对这些模型的工作原理有一个直观的了解，但可能会让你在为自己的问题选择合适模型时感到无所适从。

▲ 机器学习模型概要

我最开始使用机器学习来解决问题时，会尝试许多机器学习模型，并从中选择最有效的一个。而我现在依然这么做，不过会遵循一些关于如何选择机器学习模型的最佳实践经验。这些经验是从经历、直觉和同事中学到的，它们会让事情变得更容易。以下是我收集的内容。

我会根据你问题的本质来告诉你要使用哪种机器学习模型，还会尽量解释一些概念。

一、分类问题

首先，假设你有一个“预测给定输入类别”的分类问题。

请记清楚你将对输入进行分类的类别数目，由于有些分类器不支持多类预测，它们仅能支持2类预测。

1、速度慢，但是准确

• 非线性支持向量机（SVM） 有关使用SVM的更多信息，请查看分类问题结尾部分的注意事项；

• 随机森林（Random Forest）；

• 神经网络（需要大量数据点）；

• 梯度提升决策树（Gradient Boosting Tree，类似于随机森林，但容易过度拟合）。

2、速度快

• 可解释的模型：决策树和逻辑回归；

• 不可解释的模型：线性支持向量机（SVM）和朴素贝叶斯（Naive Bayes）。

注意：对支持向量机（SVM）内核的选择（来自吴恩达的课程）

• 当特征数量大于观测数量时，使用线性内核；

• 当观测数量大于特征数量时，使用高斯核心；

• 如果观测数量大于50k，使用高斯内核时速度可能会成为问题；因此这时可以考虑使用线性内核。

二、回归问题

如果你的问题是“给定房子的大小、房间的数量等特征，让你预测房子的价格”，那么这是一个预测连续取值的回归问题。

1、精确，但是速度慢

• 随机森林（Random Forest）；

• 神经网络（需要大量数据点）；

• 梯度提升决策树（类似于随机森林，但容易过度拟合）。

2、速度快

• 决策树；

• 线性回归。

三、聚类分析问题

如果你的问题是“根据数据的特征将它们分成k组，使得同一组里的对象具有某种程度的相似性”，那么这是一种聚类分析问题。

1、层次聚类分析

层次聚类分析（Hierarchy Clustering Analysis，HCA）是一种旨在构建聚类层次结构的聚类分析方法。层次聚类分析通常分为两种策略：

• 凝聚：这是一种“自下而上”的方法。每个观测点从自己的集群开始凝聚，当一个集群向上移动时，成对的集群将进行合并。；

• 分裂：这是一种“自上而下”的方法。所有观测点都在一个群集中开始分裂，当一个集群向下移动时，递归地执行分割。

2、非层次聚类分析

• DBSCAN（不需要指定k的值，即集群的数量）；

• k-means；

• 混合高斯模型。

如果你对分类数据进行聚类分析，请使用k-modes。

四、维度降低方法

使用主成分分析（PCA）方法

PCA可以理解为将n维椭球拟合到数据中，其中椭球的每个轴代表一个主要成分。如果椭圆体的某个轴很小，那么沿该轴的方差也很小。从数据集的表示中省略该轴及其相应的主成分，我们只会丢失相当少量的信息。

如果你想进行主题建模（后面将解释），你可以使用奇异值分解（SVD）或隐含狄利克雷分析（Latent Dirichlet Analysis，LDA）方法，并在进行概率主题建模时使用LDA。

主题建模是一种统计模型，用于发现文档集合中出现的抽象“主题”。主题建模是一种常用的文本挖掘工具，用于发现文本体隐藏的语义结构。

希望对你来说现在事情变得容易些了，我会根据你从反馈和实验中得到的信息更新这篇文章。

最后，这是两个非常好的概要，供你参考。

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参考资料

• https://towardsdatascience.com/which-machine-learning-model-to-use-db5fdf37f3dd
  

作者：Maher  译者：吴鑫全  校对：杨鹏岳

来源：图灵TOPIA（ID：turingtopia）

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