当我有高度不平衡的数据时，我应该平衡测试集吗？

Posted 2023-03-12

【中文标题】当我有高度不平衡的数据时，我应该平衡测试集吗？

【英文标题】：Should I balance the test set when i have highly unbalanced data?

【发布时间】：2019-09-19 03:16:06

【问题描述】：

我正在使用 Sklearn GridSearchCv 来寻找随机森林的最佳参数，当应用于具有 4 类（建筑物、植被、水和道路）的遥感数据时，问题是我有更多的“植被”类比其他的（我的意思是从几千到几百万的差异）。我应该平衡我的测试数据集以获得指标吗？

在我分成训练和测试之前，我已经平衡了整个数据集，这意味着两个数据集以相同的方式具有相同的类分布。恐怕这并不代表算法在真实数据上的表现，但它让我了解了每个类的表现。如果我使用不平衡的数据，“植被”类最终可能会与其他平均值混淆。

这是我做的平衡的例子，你可以看到我直接在 X 和 y 上做。哪些是完整的数据和标签。

if balance:
    smt = RandomUnderSampler(sampling_strategy='auto')
    X, y = smt.fit_sample(X, y)
    print("Features array shape after balance: " + str(X.shape))

我想对模型在真实数据上的表现有最好的了解，但我还没有找到确切的答案！

【问题讨论】：

您好！一般来说，训练集应该是平衡的，否则你的准确性会大幅下降。关于测试/验证集，这不是必需的，但在拆分为训练/验证/测试之前平衡该集可能更容易。我明白您关于不切实际数据的观点，但是如果您使用混淆矩阵研究准确性，您会立即看到较小类别的准确性在数据集不平衡时显着下降

@nickthefreak 没错！我最终可能会尝试平衡和不平衡测试/验证这两种方法，看看效果。

【参考方案1】：

处理不平衡数据的经验法则是“永远不要平衡测试数据”。 处理不平衡数据的管道：

进行预处理 应用训练测试拆分（分层）。 平衡训练数据（通常 SMOTE 效果更好） 训练模型/模型 对不平衡测试数据进行测试（显然使用f-score、Precision, Recall等指标）

这样你才能得到实际的表现。

这里出现的问题是为什么不在训练测试拆分之前平衡数据？

当你在现实世界中进行部署时，你不能期望现实世界的数据是平衡的……

更好的方法是在第 2 步使用 K-fold 并为每个折叠做 3,4,5 步

请参阅this 文章了解更多信息。

【讨论】：

正如我所说，我使用 GridSearchCV 超过 5 折，使用平衡版本的训练集，我是否应该担心测试折也是平衡的？

我在训练集中进行了 5 倍拆分 (80:20)。我对“内部”训练集进行 SMOTE 并保持 20% 的验证集不变，以便在进行超参数调整（hyperopt 或 gridsearch）时表示测试集。然后我在测试集上进行测试。