弹性网络回归模型

弹性网络回归是一种结合了L1和L2正则化的线性回归方法。它通过在损失函数中加入正则化项来防止模型过拟合,同时保持模型的稀疏性。这种方法特别适用于特征数量多于样本数量的情况。

优化函数

对于单输出任务,弹性网络的优化函数如下所示:

1 / (2 * n_samples) * ||y - Xw||^2_2 + alpha * l1_ratio * ||w||_1 + 0.5 * alpha * (1 - l1_ratio) * ||w||^2_2

其中,||w||_1表示w的L1范数,||w||^2_2表示w的L2范数。对于多输出任务,优化函数稍有不同,如下所示:

(1 / (2 * n_samples)) * ||Y - XW||_Fro^2 + alpha * l1_ratio * ||W||_21 + 0.5 * alpha * (1 - l1_ratio) * ||W||_Fro^2

这里,||W||_21表示W的每一行的范数之和的平方根的总和,即行范数的和。

参数配置

弹性网络回归模型的参数配置如下:

  • X:训练数据,可以是数组或稀疏矩阵。
  • y:目标值,可以是一维或二维数组。
  • l1_ratio:介于0和1之间的浮点数,用于调节L1和L2正则化项的比例。
  • eps:路径长度,决定了alpha_min和alpha_max之间的比例。
  • n_alphas:沿正则化路径计算模型的alpha值的数量。
  • alphas:用于计算模型的alpha值列表,如果为None,则自动设置。
  • precompute:是否使用预计算的格拉姆矩阵来加速计算。
  • Xy:预计算的X.T和y的点积,仅在预计算格拉姆矩阵时有用。
  • copy_X:是否复制X,如果为False,则X可能会被覆盖。
  • coef_init:系数的初始值。
  • verbose:控制输出的详细程度。
  • return_n_iter:是否返回迭代次数。
  • positive:如果设置为True,则强制系数为正。
  • check_input:是否跳过输入验证检查。

返回值

弹性网络回归模型的返回值包括:

  • alphas:沿路径计算模型的alpha值数组。
  • coefs:沿路径的系数数组。
  • dual_gaps:每个alpha优化结束时的对偶间隙数组。
  • n_iters:坐标下降优化器达到指定容差所需的迭代次数列表。

示例代码

以下是使用弹性网络回归模型的一个简单示例:

from sklearn.linear_model import enet_path from sklearn.datasets import make_regression X, y, true_coef = make_regression(n_samples=100, n_features=5, n_informative=2, coef=True, random_state=0) alphas, estimated_coef, _ = enet_path(X, y, n_alphas=3) print(alphas.shape) # 输出: (3,) print(estimated_coef)

相关模型

弹性网络回归模型与其他相关模型的比较:

  • MultiTaskElasticNet:多任务弹性网络模型,使用L1/L2混合范数作为正则化项。
  • MultiTaskElasticNetCV:内置交叉验证的多任务L1/L2弹性网络。
  • ElasticNet:结合L1和L2先验作为正则化项的线性回归。
  • ElasticNetCV:迭代拟合沿正则化路径的弹性网络模型。
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