Python中的Lasso回归实例

Lasso回归是一种流行应用于机器学习的线性回归方法，目的是通过忽略不相关的特征变量来寻找最佳拟合模型。本文将介绍如何在Python中实现Lasso回归，并提供一个实际的数据集进行演示。

Lasso回归简介

Lasso回归是一种通过向目标函数中添加惩罚项来解决普通最小二乘问题的方法。该惩罚项利用L1正则化（也称为Lasso惩罚）来实现，其形式如下所示：

$J(eta)=rac{1}{2n}sum_{i=1}^{n}(y_i-sum_{j=1}^{p}X_{ij}eta_j)^2 + lpha sum_{j=1}^{p}|eta_j|$

其中，$y$是响应变量，$X$是自变量矩阵，$eta$是模型系数，$n$是样本数，$p$是特征数，$lpha$是惩罚参数。Lasso回归中难解的部分在于惩罚项的非凸优化问题。

实现Lasso回归的一种方法是通过坐标下降（CD）算法来求解。基本思想是在每次迭代中，只改变一个系数。这样，CD算法巧妙地绕过了惩罚项的非凸优化问题。

Python Lasso回归实现

Python提供了许多机器学习库，如Scikit-learn，能够轻松实现Lasso回归。

首先，导入所需的库如下：

import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn.linear_model import LassoCV
from sklearn.datasets import load_boston
from sklearn.preprocessing import StandardScaler

接下来，我们加载Boston房价数据集并进行标准化处理：

boston = load_boston()
X = boston.data
y = boston.target
X = StandardScaler().fit_transform(X)

然后，我们用Scikit-learn中的LassoCV实现Lasso回归。该模型自动进行交叉验证并选择最优的$lpha$值。

lasso_reg = LassoCV(alphas=np.logspace(-3, 3, 100), cv=5, max_iter=100000)
lasso_reg.fit(X, y)

最后，我们输出所得到的最优$lpha$值和模型系数：

print('Best alpha:', lasso_reg.alpha_)
print('Model coefficients:', lasso_reg.coef_)

完整代码示例：

import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn.linear_model import LassoCV
from sklearn.datasets import load_boston
from sklearn.preprocessing import StandardScaler

boston = load_boston()
X = boston.data
y = boston.target
X = StandardScaler().fit_transform(X)

lasso_reg = LassoCV(alphas=np.logspace(-3, 3, 100), cv=5, max_iter=100000)
lasso_reg.fit(X, y)

print('Best alpha:', lasso_reg.alpha_)
print('Model coefficients:', lasso_reg.coef_)

输出结果如下：

Best alpha: 0.10000000000000002
Model coefficients: [-0.89521162  1.08556604  0.14359222  0.68736347 -2.04113155  2.67946138
  0.01939491 -3.08179223  2.63754058 -2.05806301 -2.05202597  0.89812875
 -3.73066641]

这表明，通过Lasso回归，我们可以确定对Boston房价预测的最佳模型，并提取与响应变量最相关的特征。

结论

本文介绍了如何在Python中实现Lasso回归，并通过一个实际的数据集演示了该方法的应用。Lasso回归是一种非常有用的线性回归技术，特别适合处理高维数据。在实际问题中，可以通过交叉验证和标准化等技术，优化模型表现，并提取最相关的特征。

以上就是Python中的Lasso回归实例的详细内容，更多请关注其它相关文章！