基于代价敏感不平衡数据流分类算法

在数据流分类学习过程中,类不平衡和概念漂移是两大挑战问题.在分析传统特征选择算法和代价敏感学习方法的基础上,将代价敏感学习算法的思想引入特征选择算法中,设计并实现了一种基于代价敏感的Relief F剪枝的数据流分类算法,不仅能删除冗余的特征,而且适应动态变化的数据流环境.与经典的算法进行分析比较,结果表明所提算法可显著提升分类效果.     

一种改进的代价敏感随机森林算法

随机森林在分类不平衡数据时,容易偏向多数类而忽略少数类,可以将代价敏感用于分类器的训练,但在传统代价敏感随机森林算法中,代价函数没有考虑样本集实际分布与特征权重,且在随机森林投票阶段,没有考虑基分类器的性能差异。本文提出一种改进的代价敏感随机森林算法ICSRF,该算法首先根据不平衡数据集的实际分布构造代价函数,并将权重距离引入代价函数,然后根据基分类器的性能采取权重投票,提高分类准确率。实验结果表明,ICSRF算法能有效提高少数类的分类性能,可以较好的处理不平衡数据。     

基于代价敏感的图分类算法

引入图的误分类代价矩阵,选取以最小误分类代价为目标的加权子图作为图样本的特征属性,建立起图的决策树桩分类器,进行集成学习,得到一个对新图进行分类的判别函数.在生成候选子图时,利用子图的超图增益值具有上界的性质来裁剪增益值比较小的候选子图,从而减少候选子图数量,提高算法效率.实验结果表明,所提算法比其他图分类算法的误分类代价更小.     

改进果蝇优化算法及其在不平衡数据分类中的应用

类别不平衡数据的分类问题是数据挖掘及机器学习过程中的一个研究热点,基于代价敏感学习方法通常用于解决类别不平衡数据分类问题,然而,它在实际应用过程中通常因样本的误分类成本未知而受到限制.针对此问题,文中采用群体智能算法优化样本的误分类代价.果蝇优化算法(Fruit fly optimization algorithm,F...     

基于随机森林模型的不平衡大数据分类算法

针对目前不平衡大数据分类算法分类效果较差的问题,提出基于随机森林模型的不平衡大数据分类算法。首先采用SVM(Support Vector Machine)支持向量机算法对不平衡大数据进行信息过滤,然后利用反k近邻法检测并消除离群点,通过增量主成分分析法去掉不平衡大数据中协方差矩阵存在的奇异性,并依据熵值法对其展开权重解析,进而提取不平衡大数据特征信息。将CART(Classification and Regression Trees)决策树当作不平衡大数据的基分类器,进而构建随机森林决策树分类器,最后将提取的不平衡大数据特征信息输入分类器中,实现不平衡大数据分类。实验结果表明,该算法对不平衡大数据的采样效果较好,并且分类精准度、稳定性和性能都较高。     

面向非平衡数据的大间隔近邻Relief算法

Relief算法对于数据重叠区域的样本分类较为困难,通过人为剔除分类边界的样本来缓解干扰数据对于分类性能的影响。在非平衡数据中,重叠区域包含着为数不多的少数类样本,简单地剔除干扰数据可能会造成信息的丢失。针对这一问题,文章提出了一种面向非平衡数据的大间隔近邻Relief算法,该算法首先结合K-means,提供了两种多数类样本的欠采样方案,以获得较为平衡的新采样数据集。然后利用SVM计算新数据集中最具判别性的方向,并依此设计了一种基于大间隔的近邻计算方式,从而尽可能避开干扰数据。在6个非平衡数据集上的实验表明,在现有代表性算法的基础上,文章提出的算法仅利用31%～57%数量的特征即可达到相当或更高的分类性能。     

代价敏感的直推式支持向量机算法

针对不均衡数据集下分类超平面偏移导致直推式支持向量机样本标记准确率低的问题,结合动态代价和TSVM算法,提出一种代价敏感的TSVM算法,该算法依据类样本的空间分布信息计算类错分代价,利用KKT条件选择对当前分类超平面有影响的样本加入下一轮迭代,该算法可以提高初始分类器的分类性能,减少错误的传递和累积,从而提高标注准确率,增强最后分类器的泛化性能.最后在UCI数据集上的实验结果表明该算法在不均衡数据集下的有效性.     

基于代价敏感LightGBM的网购意愿预测研究

[目的]由于购买商品的消费者数量远小于未购买商品的消费者数量,网购意愿预测研究是典型的不平衡数据分类问题.研究不平衡数据的分类问题以提升网购意愿预测的分类准确率,该问题主要存在少数类样本识别准确率远小于多数类样本的问题.[方法]提出一种基于贝叶斯优化的代价敏感轻量梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine, LightGBM)模型.首先引入误分类代价作为惩罚因子修正LightGBM的损失函数,其次通过阈值移动降低模型的分类阈值以提高针对少数类样本的预测准确率,最后利用贝叶斯优化算法优化误分类代价参数、分类阈值及其他参数.[结果]从KEEL数据库中选取5个典型的不平衡数据集进行对比实验,相较于标准LightGBM模型,改进LightGBM模型的AUC值和G-mean值均提升了10%左右;相较于遗传算法优化代价敏感LightGBM模型和粒子群优化代价敏感LightGBM模型,改进LightGBM模型的AUC值和G-mean值普遍提升了4%左右;相较于ADASYN-LightGBM模型和BorderlineSMOTE-LightGBM模型,改进LightGBM...     

基于基因表达式编程的代价敏感分类算法

针对传统分类算法在稀有类上的分类效果不佳,通过引进代价矩阵,改进了基因表达式编程的适应度函数,提出了一种基于基因表达式编程的代价敏感分类 (CSC-GEP：Cost-Sensitive Classification-Gene Expression Programming) 算法,并在UCI数据集上对该算法进行了实验。实验结果表明,CSC-GEP的召回率、精度和F-度量值较C4.5分类器分别提高了7.07%,2.89%,5.12%,证明了CSC-GEP是一种有效的代价敏感分类算法。     

基于边界条件GAN的不平衡大数据模糊分类

针对大数据分类中的不平衡问题,本文提出一种基于边界条件生成式对抗网络(Boundary Conditional Gener-ative Adversarial Networks,BCGAN)的不平衡大数据模糊分类算法,通过在多数类数据和少数类数据的决策边界附近引入一个边界少数类到过样本,生成更合适的少数类数据来提高分类...     

不平衡数据分类问题的基于间隔放大损失的支持向量机

针对不平衡数据分类问题,提出了一种带有间隔感知标签分布损失函数的支持向量机,称为基于间隔放大损失的支持向量机(support vector machine with margin magnification loss,MM-SVM)。考虑各类样本的分布情况以及数据不平衡比,设计了一种间隔放大损失函数,最小化基于间隔的泛化误差界;将间隔放大损失函数应用于SVM模型中,增强了少数类样本对分类超平面的影响,实现对少数类样本的准确分类。在Keel和UCI数据库上的实验表明,MM-SVM在不平衡数据分类精度和时间效率上均优于其他5种对比方法,实现了对不平衡数据的有效分类。     

基于局部密度改进的SVM不平衡数据集分类算法

针对不平衡数据集数据分布不均匀及边界模糊的特点,提出基于局部密度改进的SVM不平衡数据集分类算法.该算法先将多数类划分成多个子类,并依据子类内每个样本的局部密度选出边界区域、靠近边界区域的与少数类数目相等的样本,与少数类完成SVM初始分类;用所得的支持向量机和剩余的多数类样本对初始分类器进行迭代优化.结果表明,与WSVM,ALSMOTE-SVM和基本SVM算法相比,该算法分类效果良好,能有效改进SVM算法在分布不均匀及边界模糊数据集上的分类性能.     

基于总间隔与代价差异算法的支持向量机

针对支持向量机在实际应用中存在的最优分类超平面的倾斜问题和推广误差界的问题,引入了总间隔与代价差异算法,对标准的支持向量机算法进行了改进.同时,针对线性和非线性两种情况,给出了详细的公式推导过程,并得出结论:基于总间隔与代价差异算法的支持向量机的性能优于标准的支持向量机.     

基于代价敏感支持向量机的银行信用风险评估模型

支持向量机在处理有限样本、非线性及高维模式识别问题有特殊的优势,但标准的支持向量机不具备代价敏感性,不能直接用于对银行贷款风险评估这种不平衡数据集进行分类。本文提出一种利用熵值法来构筑代价敏感支持向量机的方法,实验结果表明该方法对银行信用风险评估具有较好的效果。     

一种基于投票的不平衡数据分类集成算法

不平衡数据分类是机器学习的研究热点之一。传统的机器学习分类算法通常假定用于训练的数据集是平衡的,不能直接应用于不平衡数据分类。利用朴素贝叶斯和决策树对数据不平衡的敏感度不同,提出一种基于投票的不平衡数据分类集成算法。基分类器选择NB和C4.5,通过投票平均方法进行分类决策;并选择公开的不平衡数据集进行实验验证。实验结果表明,该算法能有效提高不平衡数据的分类性能,特别是对正类(少数类)的误报率较低,具有良好的鲁棒性。     

用于不平衡数据分类的模糊支持向量机算法

作为一种有效的机器学习技术,支持向量机已经被成功地应用于各个领域.然而当数据不平衡时,支持向量机会产生次优的分类模型;另一方面,支持向量机算法对数据集中的噪声点和野点非常敏感.为了克服以上不足,提出了一种新的用于不平衡数据分类的模糊支持向量机算法.该算法在设计样本的模糊隶属度函数时,不仅考虑训练样本到其类中心距离,而且考虑样本周围的紧密度.实验结果表明,所提模糊支持向量机算法可以有效地处理不平衡和噪声问题.     

一种基于条件信息熵的多目标代价敏感属性约简算法的研究

代价敏感学习是数据挖掘和机器学习领域的重要课题.已有的研究方法多数针对单目标进行优化,并不适用于多目标代价敏感问题的解决.因此通过分析基于粗糙集领域的单目标代价敏感属性约简问题,定义了多目标代价敏感属性约简问题,并设计了一种简单高效的算法.在4个UCI数据集上的实验结果表明,该算法能获得令人满意的帕累托最优解集,以辅助用户进行方案的选择.     

基于代价敏感的随机森林不平衡数据分类算法

随机森林在分类不平衡数据时,容易偏向多数类而忽略少数类。可以将代价敏感用于分类器的训练;但在传统代价敏感随机森林算法中,代价函数没有考虑样本集实际分布与特征权重,且在随机森林投票阶段,没有考虑基分类器的性能差异。提出一种改进的代价敏感随机森林算法ICSRF,该算法首先根据不平衡数据集的实际分布构造代价函数;并将权重距离引入代价函数,然后根据基分类器的性能采取权重投票,提高分类准确率。实验结果表明,ICSRF算法能有效提高少数类的分类性能,可以较好地处理不平衡数据。     

一种新的近邻密度SVM不平衡数据集分类算法

针对不平衡数据集数据分布不均匀及边界模糊的特点,提出一种新的近邻密度SVM(NNDSVM)不平衡数据集分类算法。该算法先计算多数类中每个样本K近邻范围内的密度值,依据该密度值分别选出边界区域、靠近边界区域的与少数类数目相等的样本与少数类完成SVM初始分类;用所得的支持向量机和剩余的多数类样本对初始分类器迭代优化。人工数据集和UCI数据集的实验结果表明,与SVM、ALSMOTE-SVM和WSVM算法相比,本文算法分类效果良好,能有效改进SVM算法在分布不均匀及边界模糊数据集上的分类性能。     

非均衡数据下基于注意力网络和代价敏感学习的轨面状态识别

准确识别轨面状态,可为列车牵引/制动性能提升提供关键依据。重点针对传统代价敏感学习应用在非均衡轨面状态识别中存在的同类别样本重要性不同和多数类精度下降等问题,提出一种基于注意力网络和代价敏感学习的轨面状态识别方法。该法首先利用迁移学习思想将均衡数据集的特征迁移到非均衡轨面状态数据集,减轻少数类样本误分类影响;其次在骨干网络ResNet18中引入卷积注意力机制模块,增强网络对目标区域的特征学习能力和全局特征信息的感知性能,调整优化网络权重参数;最后构造依据轨面状态样本重要性大小的自适应加权平衡损失函数,降低决策边界对困难样本中多数类的过拟合,获得更加平滑的决策边界。非均衡数据下的实验结果表明,在3种非均衡比下,所提方法的准确率和召回率分别达到96.00%、90.67%、86.33%,与目前常用的方法Focal相比,分别提升了7.00%、2.34%、3.00%。此外,该方法在提高少数类召回率的同时可有效维持多数类的召回率,并且降低了网络训练时间成本。