將數(shù)據(jù)集分解為訓(xùn)練集，可以幫助我們了解模型，這對于模型如何推廣到新的看不見數(shù)據(jù)非常重要。 如果模型過度擬合可能無法很好地概括新的看不見的數(shù)據(jù)。因此也無法做出良好的預(yù)測。

擁有適當(dāng)?shù)尿?yàn)證策略是成功創(chuàng)建良好預(yù)測，使用AI模型的業(yè)務(wù)價(jià)值的第一步，本文中就整理出一些常見的數(shù)據(jù)拆分策略。

簡單的訓(xùn)練、測試拆分

將數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練和驗(yàn)證2個(gè)部分，并以80％的訓(xùn)練和20％的驗(yàn)證。 可以使用Scikit的隨機(jī)采樣來執(zhí)行此操作。

首先需要固定隨機(jī)種子，否則無法比較獲得相同的數(shù)據(jù)拆分，在調(diào)試時(shí)無法獲得結(jié)果的復(fù)現(xiàn)。 如果數(shù)據(jù)集很小，則不能保證驗(yàn)證拆分可以與訓(xùn)練拆分不相關(guān)。如果數(shù)據(jù)不平衡，也無法獲得相同的拆分比例。

所以簡單的拆分只能幫助我們開發(fā)和調(diào)試，真正的訓(xùn)練還不夠完善，所以下面這些拆分方法可以幫助u我們結(jié)束這些問題。

K折交叉驗(yàn)證

將數(shù)據(jù)集拆分為k個(gè)分區(qū)。 在下面的圖像中，數(shù)據(jù)集分為5個(gè)分區(qū)。

選擇一個(gè)分區(qū)作為驗(yàn)證數(shù)據(jù)集，而其他分區(qū)則是訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。這樣將在每組不同的分區(qū)上訓(xùn)練模型。

最后，將最終獲得K個(gè)不同的模型，后面推理預(yù)測時(shí)使用集成的方法將這些模型一同使用。

K通常設(shè)置為[3,5,7,10,20]

如果要檢查模型性能低偏差，則使用較高的K [20]。如果要構(gòu)建用于變量選擇的模型，則使用低k [3,5]，模型將具有較低的方差。

優(yōu)點(diǎn):

• 通過平均模型預(yù)測，可以提高從相同分布中提取的未見數(shù)據(jù)的模型性能。
• 這是一種廣泛使用的來獲取良好的生產(chǎn)模型的方法。
• 可以使用不同的集成技術(shù)可以為數(shù)據(jù)集中的每個(gè)數(shù)據(jù)創(chuàng)建預(yù)測，并且利用這些預(yù)測進(jìn)行模型的改善，這被稱為OOF(out- fold prediction)。

問題:

• 如果有不平衡的數(shù)據(jù)集，請使用Stratified-kFold。
• 如果在所有數(shù)據(jù)集上重新訓(xùn)練一個(gè)模型，那么就不能將其性能與使用k-Fold進(jìn)行訓(xùn)練的任何模型進(jìn)行比較。因?yàn)檫@個(gè)的模型是在k-1上訓(xùn)練的，不是對整個(gè)數(shù)據(jù)集。

Stratified-kFold

可以保留每折中不同類之間的比率。如果數(shù)據(jù)集不平衡，例如Class1有10個(gè)示例，并且Class2有100個(gè)示例。 Stratified-kFold創(chuàng)建的每個(gè)折中分類的比率都與原始數(shù)據(jù)集相同

這個(gè)想法類似于K折的交叉驗(yàn)證，但是每個(gè)折疊的比率與原始數(shù)據(jù)集相同。

每種分折中都可以保留類之間的初始比率。如果您的數(shù)據(jù)集很大，K折的交叉驗(yàn)證也可能會(huì)保留比例，但是這個(gè)是隨機(jī)的，而Stratified-kFold是確定的，并且可以用于小數(shù)據(jù)集。

Bootstrap和Subsampling

Bootstrap和Subsampling類似于K-Fold交叉驗(yàn)證，但它們沒有固定的折。它從數(shù)據(jù)集中隨機(jī)選取一些數(shù)據(jù)，并使用其他數(shù)據(jù)作為驗(yàn)證并重復(fù)n次

Bootstrap=交替抽樣，這個(gè)我們在以前的文章中有詳細(xì)的介紹。

什么時(shí)候使用他呢？bootstrap和Subsamlping只能在評估度量誤差的標(biāo)準(zhǔn)誤差較大的情況下使用。這可能是由于數(shù)據(jù)集中的異常值造成的。

總結(jié)

通常在機(jī)器學(xué)習(xí)中，使用k折交叉驗(yàn)證作為開始，如果數(shù)據(jù)集不平衡則使用Stratified-kFold，如果異常值較多可以使用Bootstrap或者其他方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分折改進(jìn)。