Kaggle机器学习之模型集成（stacking）

Stacking是用新的模型（次学习器）去学习怎么组合那些基学习器，它的思想源自于Stacked Generalization这篇论文。如果把Bagging看作是多个基分类器的线性组合，那么Stacking就是多个基分类器的非线性组合。Stacking可以很灵活，它可以将学习器一层一层地堆砌起来。

 

根据上图分析一下stacking具体步骤：

　　1）TrainingData进行5-fold分割，正好生成5个model，每个model预测训练数据的1/5部分，最后合起来正好是一个完整的训练集Predictions，行数与TrainingData一致。

　　2）TestData数据，model1-model5每次都对TestData进行预测，形成5份完整的Predict（绿色部分），最后对这个5个Predict取平均值，得到测试集Predictions。

　　3）上面的1）与2）步骤只是用了一种算法，如果用三种算法，就是三份“训练集Predictions与测试集Predictions”，可以认为就是形成了三列新的特征，训练集Predictions与测试集Predictions各三列。

　　4）3列训练集Predictions+TrainingData的y值，就形成了新的训练样本数据；测试集Predictions的三列就是新的测试数据。

　　5）利用meta model（模型上的模型），其实就是再找一种算法对上述新数据进行建模预测，预测出来的数据就是提交的最终数据。

 

备注：本例中第3）步中只说了三种算法形成三份训练集Predictions作为第二层的特征，其实三种特征有点少，容易overfitting，尽量多用一些算法，每种算法也可以根据hyperopt的搜索参数对应不同的模型，这样就会有很多模型产生，也就是会形成多份“训练集Predictions”以及多份“测试集Predictions”，这样在第5）建立的模型及预测的结果相对会好一些。

 

kaggle选手stacking举例：

 

如果你没有idea了的话，就模型融合吧！模型融合是能够快速提高比赛成绩的捷径，现在的比赛几乎没有人不用到这个技巧，通常获胜者会对很多很多模型进行融合，并且会选择不同的模型融合的方式。这里有一篇非常好的模型融合解析博文，相信每个看过它的人都会对模型融合有一个清楚的了解

 

本次比赛中我使用了两种模型融合方式，一种是Averaging，一种是Stacking。

 

先来说说Stacking，因为这场比赛一名贡献比较大的选手分享了一个叫StackNet的库，作为新手我就直接用了。首先我用我的xgboost cv集交叉预测出结果作为feature的一部分放到train data中，再对test data进行预测的结果作为feature的一部分放到test data中，再在第二层上选择了Logistic Classifer，GradientBoostingClassifer，AdaBoostClassifer，NNSoft-maxClassfier，RandomForestClassifer等进行交叉预测，第三层选取了一个randomForest作为最后的结果训练和预测。Stacking主要增多了模型的diversity，使我的成绩上升了至少0.003的量级。

 

然后是Averaging，之前提到过Stacking需要交叉预测，我就选取了10组随机种子分别对训练集进行10-kfold交叉预测取平均，以及每个flod训练预测的时候我都对我的xgboost选取5个随机种子取平均。也就是说，在第一层Stacking的CV集交叉预测时我总共训练了500个模型进行平均。分数的提升大约在0.002左右。

 

直到比赛结束看了排名靠前的选手的模型融合后，才发现自己对于模型融合只是做了一点微小的工作，提升空间还非常大。详情可以看FE部分分享的solution链接。