sklearn.ensemble.RandomForestRegressor是否原生支持邻近矩阵计算
结论说明
你的判断是准确的:
- sklearn库的
RandomForestRegressor及同模块下的随机森林分类器,原生确实没有提供开箱即用的邻近矩阵计算功能,和R语言随机森林实现直接支持输出邻近矩阵的设计不同,查阅官方文档的参数、属性列表,都找不到对应的原生输出接口。 - 完全可以参考社区公开的实现思路自行开发对应功能,核心逻辑完全成立,不存在原理层面的问题。
自行实现的核心逻辑与注意事项
随机森林邻近矩阵的本质是度量样本相似度:两个样本如果在越多的决策树中被划分到同一个叶子节点,二者的邻近度越高,最终相似度值为共现叶子的次数除以总树数,取值范围为[0,1]。
具体实现可以完全依托sklearn已有的原生接口完成,不需要修改模型底层源码:
- 第一步:训练完成随机森林模型后,调用模型自带的
apply()方法,传入需要计算邻近度的样本集,就能得到每个样本在每棵决策树上最终落入的叶子节点索引,返回结果的形状为(样本数量, 模型中决策树的总数量)。 - 第二步:逐棵树遍历叶子节点分配结果,对所有落在同一个叶子节点的样本对做共现次数累加。
- 第三步:所有树遍历完成后,将共现计数矩阵除以模型的
n_estimators参数值(即决策树总个数),就得到了标准化后的邻近矩阵。
自行实现时需要注意几个实际使用的问题:
- 当样本量较大时,全量存储尺寸为
(样本数, 样本数)的邻近矩阵会占用极大内存,比如10万样本对应的矩阵会有100亿个元素,很容易触发内存溢出,建议根据实际需求采用稀疏矩阵存储,或者仅计算需要用到的样本对相似度,不要盲目存储全量矩阵。 - 邻近矩阵的计算逻辑和随机森林做分类还是回归任务无关,二者都是基于叶子节点共现统计相似度,面向分类场景写的实现代码可以直接平移到回归场景使用,不需要修改核心逻辑。
- 如果需要计算训练集和外部测试集样本之间的邻近度,只需要把测试集也传入
apply()方法,和训练集的叶子节点索引合并后统一统计共现次数即可,不需要额外调整逻辑。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者cs0815
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