机器学习十大算法的每个算法的核心思想、工作原理、适用情况及优缺点

一、C4.5 算法:

ID3 算法是以信息论为基础,以信息熵和信息增益度为衡量标准,从而实现对数据的归纳分类。ID3 算法计算每个属性的信息增益,并选取具有最高增益的属性作为给定的测试属性。

C4.5 算法核心思想是ID3 算法,是ID3 算法的改进,改进方面有:
1)用信息增益率来选择属性,克服了用信息增益选择属性时偏向选择取值多的属性的不足;
2)在树构造过程中进行剪枝
3)能处理非离散的数据
4)能处理不完整的数据

优点:产生的分类规则易于理解,准确率较高。

缺点:
1)在构造树的过程中,需要对数据集进行多次的顺序扫描和排序,因而导致算法的低效。
2)C4.5 只适合于能够驻留于内存的数据集,当训练集大得无法在内存容纳时程序无法运行。

二、K means 算法:

是一个简单的聚类算法,把 n 的对象根据他们的属性分为k 个分割,k < n。算法的核心就是要优化失真函数J,使其收敛到局部最小值但不是全局最小值。

机器学习十大算法的每个算法的核心思想、工作原理、适用情况及优缺点,其中N 为样本数,K 是簇数,rnk b 表示n 属于第k 个簇,uk 是第k 个中心点的值。
然后求出最优的uk

机器学习十大算法的每个算法的核心思想、工作原理、适用情况及优缺点

优点:算法速度很快。

缺点是,分组的数目k 是一个输入参数,不合适的k 可能返回较差的结果。

三、朴素贝叶斯算法:

朴素贝叶斯法是基于贝叶斯定理与特征条件独立假设的分类方法。算法的基础是概率问题,分类原理是通过某对象的先验概率,利用贝叶斯公式计算出其后验概率,即该对象属于某一类的概率,选择具有最大后验概率的类作为该对象所属的类。朴素贝叶斯假设是约束性很强的假设,假设特征条件独立,但朴素贝叶斯算法简单,快速,具有较小的出错率。

在朴素贝叶斯的应用中,主要研究了电子邮件过滤以及文本分类研究。

四、K 最近邻分类算法(KNN)

分类思想比较简单,从训练样本中找出K 个与其最相近的样本,然后看这k 个样本中哪个类别的样本多,则待判定的值(或说抽样)就属于这个类别。

缺点:
1)K 值需要预先设定,而不能自适应
2)当样本不平衡时,如一个类的样本容量很大,而其他类样本容量很小时,有可能导致当输入一个新样本时,该样本的K 个邻居中大容量类的样本占多数。

该算法适用于对样本容量比较大的类域进行自动分类。

五、EM 最大期望算法

EM 算法是基于模型的聚类方法,是在概率模型中寻找参数最大似然估计的算法,其中概率模型依赖于无法观测的隐藏变量。E 步估计隐含变量,M 步估计其他参数,交替将极值推向最大。

EM 算法比K-means 算法计算复杂,收敛也较慢,不适于大规模数据集和高维数据,但比K-means 算法计算结果稳定、准确。EM 经常用在机器学习和计算机视觉的数据集聚(Data Clustering)领域。

六、PageRank 算法

是google 的页面排序算法,是基于从许多优质的网页链接过来的网页,必定还是优质网页的回归关系,来判定所有网页的重要性。(也就是说,一个人有着越多牛X 朋友的人,他是牛X 的概率就越大。)

优点:
完全独立于查询,只依赖于网页链接结构,可以离线计算。

缺点:
1)PageRank 算法忽略了网页搜索的时效性。
2)旧网页排序很高,存在时间长,积累了大量的in-links,拥有最新资讯的新网页排名却很低,因为它们几乎没有in-links。

七、AdaBoost

Adaboost 是一种迭代算法,其核心思想是针对同一个训练集训练不同的分类器(弱分类器),然后把这些弱分类器集合起来,构成一个更强的最终分类器(强分类器)。其算法本身是通过改变数据分布来实现的,它根据每次训练集之中每个样本的分类是否正确,以及上次的总体分类的准确率,来确定每个样本的权值。将修改过权值的新数据集送给下层分类器进行训练,最后将每次训练得到的分类器最后融合起来,作为最后的决策分类器。

整个过程如下所示:
1. 先通过对N 个训练样本的学习得到第一个弱分类器;
2. 将分错的样本和其他的新数据一起构成一个新的N 个的训练样本,通过对这个样本的学习得到第二个弱分类器;
3. 将和都分错了的样本加上其他的新样本构成另一个新的N个的训练样本,通过对这个样本的学习得到第三个弱分类器;
4. 如此反复,最终得到经过提升的强分类器。

目前AdaBoost 算法广泛的应用于人脸检测、目标识别等领域。

八、Apriori 算法

Apriori 算法是一种挖掘关联规则的算法,用于挖掘其内含的、未知的却又实际存在的数据关系,其核心是基于两阶段频集思想的递推算法。

Apriori 算法分为两个阶段:
1)寻找频繁项集
2)由频繁项集找关联规则

算法缺点:
1) 在每一步产生侯选项目集时循环产生的组合过多,没有排除不应该参与组合的元素;
2) 每次计算项集的支持度时,都对数据库中的全部记录进行了一遍扫描比较,需要很大的I/O 负载。

九、SVM 支持向量机

支持向量机是一种基于分类边界的方法。其基本原理是(以二维数据为例):如果训练数据分布在二维平面上的点,它们按照其分类聚集在不同的区域。基于分类边界的分类算法的目标是,通过训练,找到这些分类之间的边界(直线的――称为线性划分,曲线的――称为非线性划分)。对于多维数据(如N 维),可以将它们视为N 维空间中的点,而分类边界就是N 维空间中的面,称为超面(超面比N维空间少一维)。

线性分类器使用超平面类型的边界,非线性分类器使用超曲面。

支持向量机的原理是将低维空间的点映射到高维空间,使它们成为线性可分,再使用线性划分的原理来判断分类边界。在高维空间中是一种线性划分,而在原有的数据空间中,是一种非线性划分。

SVM 在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中表现出许多特有的优势,并能够推广应用到函数拟合等其他机器学习问题中。

十、CART 分类与回归树

是一种决策树分类方法,采用基于最小距离的基尼指数估计函数,用来决定由该子数据集生成的决策树的拓展形。如果目标变量是标称的,称为分类树;

如果目标变量是连续的,称为回归树。分类树是使用树结构算法将数据分成离散类的方法。

优点:
1)非常灵活,可以允许有部分错分成本,还可指定先验概率分布,可使用自动的成本复杂性剪枝来得到归纳性更强的树。
2)在面对诸如存在缺失值、变量数多等问题时CART 显得非常稳健

来源:百度文库

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