前兩次我們講了數(shù)據(jù)挖掘中比較常見的兩類方法。這次我來介紹一下ensemble（集成技術(shù)），總的來說，ensemble技術(shù)是歸類在分類中的。它的主要原理是通過集成多個(gè)分類器的效果來達(dá)到提高分類效果的目的。簡(jiǎn)單我們可以通過兩張圖片來看看集成的效果：

圖一為多個(gè)基分類器單獨(dú)工作時(shí)的分類效果圖。圖二為集成分類器的分類效果。我們可以看到集成分類器的分類曲線明顯會(huì)平滑的多。來個(gè)比喻，在一件事情的表決上面，一個(gè)人的意見與多個(gè)人的意見相比，往往是多個(gè)人的意見來的準(zhǔn)確一些。這是大概解釋我們要提倡民主決策的原因吧。

Ensemble技術(shù)在數(shù)據(jù)挖掘方向主要在以下三個(gè)方向做工作：

1.?????? 在樣本上做文章，基分類器為同一個(gè)分類算法，主要的技術(shù)有bagging，boosting；

2.?????? 在分類算法上做工作，即用于訓(xùn)練基分類器的樣本相同，基分類器的算法不同，這是本文采用的方法；

3.?????? 在樣本屬性集上做文章，即在不同的屬性空間上構(gòu)建基分類器，比較出名的是randomforestTree算法，這個(gè)在weka中也有實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)在我們來看看ensemble技術(shù)在weka中的實(shí)現(xiàn)過程。

package com.csdn;

?

import java.io.File;

?

import weka.classifiers.Classifier;

import weka.classifiers.Evaluation;

import weka.classifiers.meta.Vote;

import weka.core.Instance;

import weka.core.Instances;

import weka.core.SelectedTag;

import weka.core.converters.ArffLoader;

?

/*

?* Date: 2009.4.3

?* by: Wang Yi

?* Email: wangyi19840906@yahoo.com.cn

?* QQ: 270135367

?*

?*/

?

public class SimpleEnsemble {

?

??? /**

??? ?* @param args

??? ?*/

??? public static void main(String[] args) {

?????? // TODO Auto-generated method stub

?????? Instances trainIns = null;

?????? Instances testIns = null;

?????? Classifier cfs1 = null;

?????? Classifier cfs2 = null;

?????? Classifier cfs3 = null;

?????? Classifier[] cfsArray = new Classifier[3];

??????

?????? try{

??????????

?????????? /*

?????????? ?* 1.讀入訓(xùn)練、測(cè)試樣本

?????????? ?* 在此我們將訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本是由weka提供的segment數(shù)據(jù)集構(gòu)成的

?????????? ?*/

?????????? File file= new File("C://Program Files//Weka-3-6//data//segment-challenge.arff");

?????????? ArffLoader loader = new ArffLoader();

?????????? loader.setFile(file);

?????????? trainIns = loader.getDataSet();

??????????

?????????? file = new File("C://Program Files//Weka-3-6//data//segment-test.arff");

?????????? loader.setFile(file);

?????????? testIns = loader.getDataSet();

??????????

?????????? //在使用樣本之前一定要首先設(shè)置instances的classIndex，否則在使用instances對(duì)象是會(huì)拋出異常

?????????? trainIns.setClassIndex(trainIns.numAttributes()-1);

?????????? testIns.setClassIndex(testIns.numAttributes()-1);

??????????

??????????

?????????? /*

?????????? ?* 2.初始化基分類器

?????????? ?* 具體使用哪一種特定的分類器可以選擇，請(qǐng)將特定分類器的class名稱放入forName函數(shù)

?????????? ?* 這樣就構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的分類器

?????????? ?*/

?????????? //貝葉斯算法

?????????? cfs1 = (Classifier)Class.forName("weka.classifiers.bayes.NaiveBayes").newInstance();

?????????? //決策樹算法，是我們常聽說的C45的weka版本，不過在我看代碼的過程中發(fā)現(xiàn)有一些與原始算法有點(diǎn)區(qū)別的地方。

?????????? //即在原始的C45算法中，我們規(guī)定沒有一個(gè)屬性節(jié)點(diǎn)在被使用（即被作為一個(gè)分裂節(jié)點(diǎn)以后，他將被從屬性集合中去除掉）。

?????????? //但是在J48中沒有這樣做，它依然在下次分裂點(diǎn)前，使用全部的屬性集合來探測(cè)一個(gè)合適的分裂點(diǎn)。這樣做好不好？

?????????? cfs2 = (Classifier)Class.forName("weka.classifiers.trees.J48").newInstance();

?????????? //什么東東，不知道做什么用，平常很少用。本想要用LibSVM的，但是由于要加載一些包，比較麻煩。

?????????? cfs3 = (Classifier)Class.forName("weka.classifiers.rules.ZeroR").newInstance();

????????????????????

?????????? /*

?????????? ?* 3.構(gòu)建ensemble分類器

?????????? ?*/

??????????

?????????? cfsArray[0] = cfs1;

?????????? cfsArray[1] = cfs2;

?????????? cfsArray[2] = cfs3;

??????????

?????????? Vote ensemble = new Vote();

?????????? /*

?????????? ?* 訂制ensemble分類器的決策方式主要有：

?????????? ?* AVERAGE_RULE

?????????? ?* PRODUCT_RULE

?????????? ?* MAJORITY_VOTING_RULE

?????? ??? ?* MIN_RULE

?????????? ?* MAX_RULE

?????????? ?* MEDIAN_RULE

?????????? ?* 它們具體的工作方式，大家可以參考weka的說明文檔。

?????????? ?* 在這里我們選擇的是多數(shù)投票的決策規(guī)則

?????????? ?*/

?????????? SelectedTag tag1 = new SelectedTag(

????????????????? Vote.MAJORITY_VOTING_RULE, Vote.TAGS_RULES);

?

?????????? ensemble.setCombinationRule(tag1);

?????????? ensemble.setClassifiers(cfsArray);

?????????? //設(shè)置隨機(jī)數(shù)種子

?????????? ensemble.setSeed(2);

?????????? //訓(xùn)練ensemble分類器

?????????? ensemble.buildClassifier(trainIns);

??????????

?????????? /*

?????????? ?* 4.使用測(cè)試樣本測(cè)試分類器的學(xué)習(xí)效果

?????????? ?* 在這里我們使用的訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本是同一個(gè)，在實(shí)際的工作中需要讀入一個(gè)特定的測(cè)試樣本

?????????? ?*/

?????????? Instance testInst;

?????????? /*

?????????? ?* Evaluation: Class for evaluating machine learning models

?????????? ?* 即它是用于檢測(cè)分類模型的類

?????????? ?*/

?????????? Evaluation testingEvaluation = new Evaluation(testIns);

?????? ??? int length = testIns.numInstances();

?????????? for (int i =0; i < length; i++) {

????????????? testInst = testIns.instance(i);

????????????? //通過這個(gè)方法來用每個(gè)測(cè)試樣本測(cè)試分類器的效果

????????????? testingEvaluation.evaluateModelOnceAndRecordPrediction(

???????????????????? ensemble, testInst);

?????? ??? }

??????????

?????????? /*

?????????? ?* 5.打印分類結(jié)果

?????????? ?* 在這里我們打印了分類器的正確率

?????????? ?* 其它的一些信息我們可以通過Evaluation對(duì)象的其它方法得到

?????????? ?*/

?????????? System.out.println( "分類器的正確率：" + (1- testingEvaluation.errorRate()));

?????? }catch(Exception e){

?????????? e.printStackTrace();

?????? }

??? }

?

}

在weka中主要是通過weka.classifiers.meta.Vote來實(shí)現(xiàn)，基分類器是通過基分類器數(shù)組來設(shè)置的。同時(shí)我們可以自己設(shè)置集成分類器的決策方法，較為常用的是多數(shù)投票算法。

我在寫下這篇文章是對(duì)ensemble分類器在segment數(shù)據(jù)集上的分類效果做了一個(gè)小小的測(cè)試，它對(duì)測(cè)試集segement-test的分類效果是0.8309的正確率。而我在使用單個(gè)分類器NaiveBayes,J48, ZeroR時(shí)它們的分類效果分別為0.7704、0.9617、0.1106 這樣我們可以看到，ensemble分類器是可以矯正弱分類器的分類效果的。

總的來說，我在做實(shí)驗(yàn)的過程中，大部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明ensemble技術(shù)確實(shí)是可以提高分類效果。當(dāng)然這也是有國(guó)際上大牛的證明的，可不是我一個(gè)人這樣說的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Weka学习三（ensemble算法）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。