使用随机森林对文本文档进行分类

Posted 2023-03-12

【中文标题】使用随机森林对文本文档进行分类

【英文标题】：Classifying text documents with random forests

【发布时间】：2014-03-08 11:43:47

【问题描述】：

我有一组 4k 文本文档。 它们属于 10 个不同的类别。 我想看看随机森林方法是如何进行分类的。 问题是我的特征提取类提取了 20 万个特征。（单词、bigrams、搭配等的组合） 这是高度稀疏的数据，sklearn 中的随机森林实现不适用于稀疏数据输入。

问。我在这里有什么选择？减少功能数量 ?如何 ？ 问：是否有任何随机森林的实现可以与稀疏数组一起使用。

我的相关代码如下：

import logging
import numpy as np
from optparse import OptionParser
import sys
from time import time
#import pylab as pl

from sklearn.datasets import load_files
from sklearn.feature_extraction.text import CountVectorizer
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from special_analyzer import *


data_train  =  load_files(RAW_DATA_SRC_TR)
data_test   =  load_files(RAW_DATA_SRC_TS)
# split a training set and a test set
y_train, y_test = data_train.target, data_test.target

vectorizer = CountVectorizer( analyzer=SpecialAnalyzer()) # SpecialAnalyzer is my class extracting features from text
X_train = vectorizer.fit_transform(data_train.data)



rf = RandomForestClassifier(max_depth=10,max_features=10)
rf.fit(X_train,y_train)

【问题讨论】：

我只在 Java 中使用过 RF，但您似乎需要对每个文档进行“标准化”矢量表示。在 Java 中，这可以首先表示为 SortedMap，其中字符串键是特征，双精度值是该文档中术语的频率。如果你像这样对所有内容进行矢量化，然后将每个文档表示为标准的 double[] 数组，那么算法应该做到这一点。换句话说，DOC1 看起来像 a,b 而 DOC2 看起来像 a,c，规范化/矢量化后的 doc 1 应该变成 a=1,b=1,c=0 并且 DOC2 会变成 a=1,b=0， c=1.

从the doc of version 0.16.1看来sklearn.ensemble.RandomForestClassifier.fit现在接受稀疏矩阵作为输入：Parameters: X : array-like or sparse matrix of shape = [n_samples, n_features]

【参考方案1】：

选项 1： “如果变量的数量非常大，可以使用所有变量运行一次森林，然后只使用第一次运行中最重要的变量再次运行。”

来自：http://www.stat.berkeley.edu/~breiman/RandomForests/cc_home.htm#giniimp

我不确定 sklearn 中的随机森林是否有特征重要性选项。 R中的随机森林实现了基尼杂质的平均减少以及准确性的平均减少。

选项 2： 进行降维。使用 PCA 或其他降维技术将 N 维的密集矩阵变为更小的矩阵，然后将这个更小的稀疏矩阵用于分类问题

选项 3： 删除相关特征。我相信与多项逻辑回归相比，随机森林应该对相关特征更稳健。话虽这么说……您可能有许多相关的特征。如果你有很多成对的相关变量，你可以去掉这两个变量中的一个，理论上你应该不会失去“预测能力”。除了成对相关之外，还有多重相关。签出：http://en.wikipedia.org/wiki/Variance_inflation_factor

【讨论】：

感谢您的快速回复 Andrew，您是否有任何示例 R 代码可以帮助您进行。我最熟悉 python。

我还添加了更多关于相关变量的信息...这可以更大程度地减少变量的数量，并让您对输入有更多的了解。让我知道这是否有效/有帮助

我会尝试您的建议并在此处发布结果。谢谢。

Re: 选项 2，使用LinearSVC(penalty='l1', C=some_value).fit_transform(X) 进行特征选择是另一种降低维度的好方法。

I'm not sure about the random forest in sklearn has a feature importance option 它确实有 feature_importances_，所以是的（不知道为什么 _，但它已记录在案，因此必须公开）。

【参考方案2】：

几个选项：通过将max_features=10000 传递给CountVectorizer，只获取最流行的 10000 个特征，然后使用 to array 方法将结果转换为密集的 numpy 数组：

X_train_array = X_train.toarray()

否则将维度减少到 100 或 300 个维度：

pca = TruncatedSVD(n_components=300)
X_reduced_train = pca.fit_transform(X_train)

但是，根据我的经验，我无法使 RF 比在原始稀疏数据（可能使用 TF-IDF 归一化）上经过良好调整的线性模型（例如带有网格搜索正则化参数的逻辑回归）更好地工作。

【讨论】：

s/RandomizedPCA/TruncatedSVD

通过使用 max_features 我可以让它继续运行..但我想我发现 RF 没有优于线性模型的相同行为。

您发现哪些参数是优化逻辑回归@ogrisel 的最佳参数？

这取决于数据。超参数没有普遍的良好价值，否则首先运行网格搜索来调整它们是没有意义的。