常见机器学习模型适用场景及优缺点_机器学习模型算法的具体业务场景应用

如何确定业务适合的算法模型

训练集大小：大，小
大：不适合SVM，KNN，耗费内存
同时：适合低方差/高偏差模型（SVM），不适合高方差低偏差模型
特征空间维度：高维，低维
高维：适合SVM（文本分类）,不适合KNN（适合低维度数据）
特征是否相互独立：独立，不独立
独立：朴素贝叶斯（前提：特征间相互独立）
是否为线性特征：线性，非线性
线性：逻辑回归（简单，可解释性强，线性可分数据下表现良好）
对拟合程度的要求：？？
其他要求（性能，时间，空间）：计算复杂，简单
复杂：不适合SVM，KNN
缺失值比例：多，少
svm，KNN涉及到距离计算的模型缺失值对模型效果影响较大

训练集大小

当训练集较小时，选择高偏差/低方差的分类器，如朴素贝叶斯，比低偏差/高方差的分类器（如K近邻或Logistic回归）更有优势。
我的理解
因为训练集小，样本信息可能不全面，应该选择受到样本扰动影响较小的方法。但是随着训练集的增大，样本信息比较全面，此时应该选择算法本身性能较高的模型，即低偏差，高方差模型。

不同模型特点

线性模型

1. 普通最小二乘法模型
2. Lasso回归：普通+L1正则化项
3. 岭回归：普通+L2正则化项

logistic回归

核心：通过sigmoid函数将线性模型拟合值转换为标签概率，并通过最小化交叉熵代价函数来获得最优系数

优点：
模型简单
输出值具有概率意义

缺点：
对于非线性决策边界的分类数据，效果一般;
为提高模型效果常需要对特征进行进一步非线性处理（连续变量离散化等）
受所有数据点影响，如果数据不平衡，要先进行平衡数据处理;

适用场景：
需要容易解释（系数代表特征对结果影响程度），
问题针对构造的特征线性可分，
构造的特征基本线性相关
常见于信贷风控，点击率(ctr)预估等

支持向量机SVM

核心：在约束条件下(无正则化，正则化)，最大化支持向量所决定的超平面宽度

优点：
在许多数据集表现优秀
核函数解决线性不可分问题
可有效解决高维度特征的数据集
从支持向量角度：
（1）不受一类数据点影响，只受支持向量的影响
（2）决策超平面只受支持向量决定，计算复杂度取决于支持向量个数，不取决于维数，避免“维数爆炸”

缺点：
要求较高的内存需求和繁琐的调参，不适用于大数据量数据集
核函数难以确定，一般靠经验
数据处理要求

适用场景：
在许多数据集均有较好表现，‘无脑硬刚算法’，
尤其是针对样本点聚集在决策边界附近的数据集，
常用于文本分类，人脸识别
小样本，非线性，高维数据集

决策树

核心：if-else型，根据不同特征划分数据集

优点：
对数据分布无要求，无任何假设，无论数据集是否线性可分
”if-else”规则便于解读与理解

缺点：
结果不稳健，改变少量特征，或数值型数据微小变化就可以改变算法输出标签
容易过拟合

适用场景：需要可解释性强，非数值型数据，但是很少单用决策树

最近邻KNN

核心：根据距离最近的样本决定预测样本类型

优点：简单，对异常值不敏感

缺点：
样本不平衡问题影响较大，
要求的存储空间大，计算复杂度高

适用场景：需要可解释性强（比如推荐算法），少量数据和大量低维数据

随机森林 / 极端随机树

核心：多棵“好而不同”的决策树投票，降低模型方差角度提高模型效能

优点：
对数据分布没有任何假设，无论数据集是否线性可分(连续/不连续等，不需要规范化)
不需要太多调参就可以获得较好的准确度，克服了决策树易受攻击的缺点

缺点：容易过拟合

适用场景：
数据维度相对较低（几十维），同时对准确性有较高要求时，
基本上不知道什么方法时都可以尝试，‘无脑硬刚算法’，
常见于搜索排序和相关性

GBM / XGBoost

核心：下一个学习器针对上一个学习器预测结果(预测残差)进行残差预测，[adaboost：下一个学习器针对上一个学习器分类错误样本加大权重，并预测]，从减小模型偏差角度提高模型效果（有针对改进”偏科“现象）

适用场景：
在大多数数据集表现良好，‘无脑硬刚算法’,
常见于搜索排序和相关性

朴素贝叶斯

核心：条件概率公式+特征相互独立，根据样本先验概率，及似然函数，计算样本后验概率

优点：算法简单

缺点：
要求特征间相关性小
需要各类先验概率

适用场景：
需要可解释性强，
输入的特征重要性相等，特征间相关性较小
常见垃圾邮件过滤

神经网络