机器学习数据处理时label错位对未来数据做预测

这篇文章继上篇机器学习经典模型简单使用及归一化（标准化）影响，通过将测试集label（行）错位，将部分数据作为对未来的预测，观察其效果。

实验方式

• 以不同方式划分数据集和测试集
• 使用不同的归一化（标准化）方式
• 使用不同的模型
• 将测试集label错位，计算出MSE的大小
• 不断增大错位的数据的个数，并计算出MSE，并画图
• 通过比较MSE（均方误差，mean-square error）的大小来得出结论

过程及结果

数据预处理部分与上次相同。两种划分方式：

一、

test_sort_data = sort_data[16160:]
test_sort_target = sort_target[16160:]

_sort_data = sort_data[:16160]
_sort_target = sort_target[:16160]
sort_data1 = _sort_data[:(int)(len(_sort_data)*0.75)]
sort_data2 = _sort_data[(int)(len(_sort_data)*0.75):]
sort_target1 = _sort_target[:(int)(len(_sort_target)*0.75)]
sort_target2 = _sort_target[(int)(len(_sort_target)*0.75):]

二、

test_sort_data = sort_data[:5000]
test_sort_target = sort_target[:5000]

sort_data1 = _sort_data[5000:16060]
sort_data2 = _sort_data[16060:]
sort_target1 = _sort_target[5000:16060]
sort_target2 = _sort_target[16060:]

一开始用的第一种划分方式，发现直接跑飞了

然后仔细想了想，观察了上篇博客跑出来的数据，果断换了第二种划分方式，发现跑出来的结果还不错

MaxMinScaler()

看到lr模型明显要大，就舍弃了

(emmmmm。。。这张图看起来就友好很多了)

MaxAbsScaler()

StandardScaler()

代码

其中大部分的代码都是一样的，就是改改归一化方式，就只放一部分了

数据预处理部分见上篇博客

加上这一段用于画图

import matplotlib.pyplot as plt 
lr_plt=[]
ridge_plt=[]
svr_plt=[]
RF_plt=[]

接着，先计算不改变label时的值

from sklearn.linear_model import LinearRegression,Lasso,Ridge
from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler,StandardScaler,MaxAbsScaler
from sklearn.metrics import mean_squared_error as mse
from sklearn.svm import SVR
from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor
import xgboost as xgb
#最大最小归一化
mm = MinMaxScaler()

lr = Lasso(alpha=0.5)
lr.fit(mm.fit_transform(sort_data1[new_fea]), sort_target1)
lr_ans = lr.predict(mm.transform(sort_data2[new_fea]))
lr_mse=mse(lr_ans,sort_target2)
lr_plt.append(lr_mse)
print('lr:',lr_mse)

ridge = Ridge(alpha=0.5)
ridge.fit(mm.fit_transform(sort_data1[new_fea]),sort_target1)
ridge_ans = ridge.predict(mm.transform(sort_data2[new_fea]))
ridge_mse=mse(ridge_ans,sort_target2)
ridge_plt.append(ridge_mse)
print('ridge:',ridge_mse)

svr = SVR(kernel='rbf',C=100,epsilon=0.1).fit(mm.fit_transform(sort_data1[new_fea]),sort_target1)
svr_ans = svr.predict(mm.transform(sort_data2[new_fea]))
svr_mse=mse(svr_ans,sort_target2)
svr_plt.append(svr_mse)
print('svr:',svr_mse)

estimator_RF = RandomForestRegressor().fit(mm.fit_transform(sort_data1[new_fea]),sort_target1)
predict_RF = estimator_RF.predict(mm.transform(sort_data2[new_fea]))
RF_mse=mse(predict_RF,sort_target2)
RF_plt.append(RF_mse)
print('RF:',RF_mse)

bst = xgb.XGBRegressor(learning_rate=0.1, n_estimators=550, max_depth=4, min_child_weight=5, seed=0,
                             subsample=0.7, colsample_bytree=0.7, gamma=0.1, reg_alpha=1, reg_lambda=1)
bst.fit(mm.fit_transform(sort_data1[new_fea]),sort_target1)
bst_ans = bst.predict(mm.transform(sort_data2[new_fea]))
print('bst:',mse(bst_ans,sort_target2))

先将label错位，使得data2的第i位对应target2的第i+5位

change_sort_data2 = sort_data2.shift(periods=5,axis=0)
change_sort_target2 = sort_target2.shift(periods=-5,axis=0)
change_sort_data2.dropna(inplace=True)
change_sort_target2.dropna(inplace=True)

然后用一个循环不断迭代，改变错位的数量

mm = MinMaxScaler()

for i in range(0,45,5):
    print(i)
    lr = Lasso(alpha=0.5)
    lr.fit(mm.fit_transform(sort_data1[new_fea]), sort_target1)
    lr_ans = lr.predict(mm.transform(change_sort_data2[new_fea]))
    lr_mse=mse(lr_ans,change_sort_target2)
    lr_plt.append(lr_mse)
    print('lr:',lr_mse)
    
    ridge = Ridge(alpha=0.5)
    ridge.fit(mm.fit_transform(sort_data1[new_fea]),sort_target1)
    ridge_ans = ridge.predict(mm.transform(change_sort_data2[new_fea]))
    ridge_mse=mse(ridge_ans,change_sort_target2)
    ridge_plt.append(ridge_mse)
    print('ridge:',ridge_mse)
    
    svr = SVR(kernel='rbf',C=100,epsilon=0.1).fit(mm.fit_transform(sort_data1[new_fea]),sort_target1)
    svr_ans = svr.predict(mm.transform(change_sort_data2[new_fea]))
    svr_mse=mse(svr_ans,change_sort_target2)
    svr_plt.append(svr_mse)
    print('svr:',svr_mse)
    
    estimator_RF = RandomForestRegressor().fit(mm.fit_transform(sort_data1[new_fea]),sort_target1)
    predict_RF = estimator_RF.predict(mm.transform(change_sort_data2[new_fea]))
    RF_mse=mse(predict_RF,change_sort_target2)
    RF_plt.append(RF_mse)
    print('RF:',RF_mse)
    
#     bst = xgb.XGBRegressor(learning_rate=0.1, n_estimators=550, max_depth=4, min_child_weight=5, seed=0,
#                              subsample=0.7, colsample_bytree=0.7, gamma=0.1, reg_alpha=1, reg_lambda=1)
#     bst.fit(mm.fit_transform(sort_data1[new_fea]),sort_target1)
#     bst_ans = bst.predict(mm.transform(change_sort_data2[new_fea]))
#     print('bst:',mse(bst_ans,change_sort_target2))
    
    change_sort_target2=change_sort_target2.shift(periods=-5,axis=0)
    change_sort_target2.dropna(inplace=True)
    change_sort_data2 = change_sort_data2.shift(periods=5,axis=0)
    change_sort_data2.dropna(inplace=True)

 然后就可以画图了

x=[0,5,10,15,20,25,30,35,40,45]
plt.plot(x,lr_plt,label='lr',color='r',marker='o')
plt.plot(x,ridge_plt,label='plt',color='b',marker='o')
plt.plot(x,svr_plt,label='svr',color='g',marker='o')
plt.plot(x,RF_plt,label='RF',color='y',marker='o')
plt.legend()
plt.show()

结果分析

从上面给出的图来看，发现将label错位后，相比于原来的大小还是有所增大，但是增大后的值并不是特别大，并且大致在某个范围内浮动，大概在错位10个label时能得到的结果是最好的。