分层标记的K折交叉验证在Scikit-Learn中

我正在尝试将数据集中的实例分类为两个类别中的一个,即a或b。b类是少数类,仅占数据集的8%。所有实例都被分配了一个id,指示生成数据的主体。由于每个主体生成了多个实例,id在数据集中经常重复出现。

下表仅为示例,实际表格大约有100,000个实例。每个主体id在表中大约有100个实例。如下所示的”larry”,每个主体只与一个类别相关联。

    * field  * field  *   id   *  class  ******************************************* 0  *   _    *   _    *  bob   *    a 1  *   _    *   _    *  susan *    a 2  *   _    *   _    *  susan *    a 3  *   _    *   _    *  bob   *    a 4  *   _    *   _    *  larry *    b 5  *   _    *   _    *  greg  *    a 6  *   _    *   _    *  larry *    b 7  *   _    *   _    *  bob   *    a 8  *   _    *   _    *  susan *    a 9  *   _    *   _    *  susan *    a 10 *   _    *   _    *  bob   *    a 11 *   _    *   _    *  greg  *    a ...   ...      ...      ...       ...

我想使用交叉验证来调整模型,并且必须对数据集进行分层处理,以便每个折叠包含少数类b的一些示例。问题是我还有第二个约束条件,相同的id不能出现在两个不同的折叠中,因为这会泄露关于主体的信息。

我使用的是Python的scikit-learn库。我需要一种方法来结合LabelKFold,它确保标签(id)不会在折叠之间分裂,以及StratifiedKFold,它确保每个折叠具有相似的类别比例。我如何使用scikit-learn实现上述目标?如果在sklearn中无法根据两个约束条件进行分割,我如何有效地手动分割数据集或使用其他Python库进行分割?


回答:

以下内容在索引方面有点棘手(使用像Pandas这样的工具会有所帮助),但概念上很简单。

假设你创建了一个虚拟数据集,其中独立变量只有idclass。此外,在这个数据集中,删除重复的id条目。

对于你的交叉验证,在虚拟数据集上运行分层交叉验证。在每次迭代中:

  1. 找出哪些id被选为训练集和测试集

  2. 返回到原始数据集,并根据需要将属于id的所有实例插入到训练集和测试集中。

这是有效的,因为:

  1. 如你所说,每个id与单一标签相关联。

  2. 由于我们运行了分层CV,每个类别按比例表示。

  3. 由于每个id仅出现在训练集或测试集中(但不是两者兼有),它也被标记了。

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