数据上采样(oversampling)和下采样(undersampling)是两种常用的处理不平衡数据集的方法。不平衡数据集是指在分类问题中,不同类别的样本数量差异很大。
数据上采样是指增加少数类别样本数量,使其与多数类别样本数量接近。常见的上采样方法有:
1. 复制样本(Duplicate):直接复制少数类别的样本,增加其数量。这种方法简单直接,但容易导致过拟合。
2. SMOTE(Synthetic Minority Oversampling Technique):根据少数类别样本之间的相似性,合成新的少数类别样本。通过随机选择一个少数类别样本A和它的相邻样本B,生成新样本C,使其特征向量介于A和B之间,从而扩展数据集。
3. ADASYN(Adaptive Synthetic Sampling):类似于SMOTE,不过在生成新样本时考虑了少数类别样本的密度分布。生成的新样本更倾向于那些密度较低的区域,从而提升分类模型对少数类别的泛化能力。
数据下采样是指减少多数类别样本数量,使其与少数类别样本数量接近。常见的下采样方法有:
1. 随机删除(Random Undersampling):在多数类别样本中随机选择一些样本进行删除,使其数量与少数类别样本接近。这种方法简单直接,但可能丢失一些有用信息。
2. Tomek links:对于多数类别样本中的每一个样本A,找到其对应的最接近的少数类别样本B,如果A和B之间没有其他类别的样本,那么称A和B之间存在一个Tomek link。删除Tomek link中的样本,从而接近数据的边界。
3. ClusterCentroids:使用聚类算法,将多数类别样本聚类成若干个簇,然后选取每个簇的中心作为新的多数类别样本。
4. NearMiss:基于样本之间的距离度量,选择距离多数类别样本最近的少数类别样本进行保留,或者从多数类别样本中删除一些离少数类别样本更远的样本。
上采样和下采样方法各有优劣,并且不同的问题可能适用不同的方法。此外,还可以结合两种方法,比如先进行上采样,然后再进行下采样,以达到更好的平衡效果。
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