2025年机器学习之偏差和方差（欠拟合和过拟合）

编程基础 • 2025-01-26 17:11 • 阅读 27

5.1 基本概念
5.1.1 偏差和方差
期望输出与真实值的差别称之为偏差，即：
bias2(x) = (fExpectedD(x) - y)2 //与真实值之间的差距
使用样本数相同的不同训练集产生的方差为：
var(x) = E[(fD(x) - fExpectedD(x))2] //与预测值期望的偏离程度
评价数据拟合的状况，通常采用损失函数 J(X)
高偏差：Jtrain和Jcv都很大，并且Jtrain≈Jcv。对应欠拟合。
高方差：Jtrain较小，Jcv远大于Jtrain。对应过拟合。
维数越高，越容易过拟合。
高偏差，预示着train和test的预测值和真实值的差距都较大。
高方差，预示着train的预测值与真实值较小，test的预测值与真实值有较大差距。
5.1.2 过拟合和欠拟合出现的原因和解决方案
原因：
过拟合：模型太简单，不能准确表述数据特征。
欠拟合：模型太复杂，描述太准确了，增大数据量可以减少过拟合。
模型修改策略
过拟合：增大数据规模、减小数据特征数（维数）、增大正则化系数λ
欠拟合：增多数据特征数、添加高次多项式特征、减小正则化系数λ
5.1.3 评估偏差的方法
简单采用cross-validation技术K-fold Cross Validation (K折交叉验证)，
此方法帮助我们获得模型关于泛化误差（generalization error）的可信的估计，所谓的泛化误差也即模型在新数据集上的表现。在训练数据上面，我们可以进行交叉验证(Cross-Validation)。
k-fold cv的k的选择
当k偏小的时候，会导致bias偏高。当k偏大的时候，会导致variance偏高，通常把k控制在5~10的范围里。
bias-variance判断
根据错误均值判断bias，如果错误均值很低，说明在这个数据集上，该模型准确度是可以的。
根据错误标准差来判断variance，如果错误标准差很高，说明该模型的泛化能力需要提高。

2025年机器学习之偏差和方差（欠拟合和过拟合）

相关推荐