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XGBoost和GBDT的优缺点及XGBoost可并行的原因。_xgboost相较于gbdt优点

xgboost相较于gbdt优点

xgboost优点主要有:

1)防止过拟合
传统的GBDT是以CART作为基分类器,xgboost除了以cart还支持线性分类器,这个时候XGBOOST相当于带L1和L2正则化的逻辑斯蒂回归(分类问题)或者线性回归(回归问题),并且还支持hadoop分布式计算。xgboost在代价函数里加入了正则项,用于控制模型的复杂度。正则项里包含了树的叶子节点个数、每个叶子节点上输出的score是L2模的平方和。使学习出来的模型更加简单,防止过拟合,这也是xgboost优于传统GBDT的一个特性。
2)求导
传统的GBDT在优化的hih只用到一阶导数信息,xgboost则对代价函数进行了二阶泰勒展开,同时用到了一阶和二阶导数,而不是像GBDT里的就是一阶导数;
3)高度的灵活性
XGBoost允许用户定义自定义优化目标和评价标准,xgboost工具支持自定义代价函数,只要函数可一阶和二阶求导。
4)节点分裂的方式不同
GBDT是用的基尼系数,XGBoost是经过优化推导后的。Shrinkage(缩减),相当于学习速率。xgboost在进行完一次迭代后,会将叶子节点的权重乘上该系数,主要是为了消弱每棵树的影响,让后面有更大的学习空间。在实际应用中,一般把学习率设置的小一点,然后迭代次数设置的大一点(补充:传统GBDT的实现也有学习速率)
5)列抽样。
xgboost借鉴了随机森林的做法,支持列抽样,不仅能降低过拟合,还能减少计算。
6)缺失值处理
XGBoost内置处理缺失值的规则。用户需要提供一个和其它样本不同的值,然后把它作为一个参数传进去,以此来作为缺失值的取值。XGBoost在不同节点遇到缺失值时采用不同的处理方法,并且会学习未来遇到缺失值时的处理方法。对于特征的值有缺失的样本,xgboost可以自动学习出她的分裂方向。
7)内置交叉验证
XGBoost允许在每一轮boosting迭代中使用交叉验证。因此,可以方便地获得最优boosting迭代次数。而GBM使用网格搜索,只能检测有限个值。
8) xgboost工具支持并行。
boosting不是一种串行的结构吗?怎么并行的?
注意xgboost的并行不是tree粒度的并行,xgboost也是一次迭代完成才能进行下一次迭代的(第t次迭代的代价函数里面包含了前面t-1次迭代的预测值)。xgboost的并行是在特征粒度上的。我们知道,决策树的学习最耗时的一个步骤就是对特征的值进行排序(因为要确定最佳分割点),xgboost在训练之前,预先对数据进行排序,然后保存block结构,后面的迭代中重复的使用这个结构,大大减小计算量。这个block结构也使得并行称为了可能,在进行节点的分裂时,需要计算每个特征的增益,最终选增益最大的那个特征去做分裂,那么各个特征的增益计算就可以开多线程进行。为了降低排序成本,xgboost将数据存储在内存单元中,我们称之为块(block)。每个块中的数据以压缩列(CSC)格式存储,每列按相应的特征值排序。此输入数据布局仅需要在训练之前计算一次,并且可以在以后的迭代中重复使用,大大的减少了计算量。这个block结构使得并行变成了可能。XGBoost 也支持Hadoop实现。
9)可并行的近似值方图算法。
树节点在进行分裂时,我们需要计算每个特征的每个分割点对应的增益,即用贪心法枚举所有可能的分割点。当数据无法一次载入内存或者在分布式情况下,贪心算法效率就会变得很低,所以xgboost还提出了一种可并行的近似直方图算法,用于高效地生成候选的分割点。

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