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Python语言中的SMOGN算法实现

来源:网络 更新时间:2024-06-03 15:31:49

本文将介绍如何使用Python语言中的smogn包,读取.csv格式的Excel表格文件,并实现SMOGN算法,用于解决机器学习和深度学习回归中的训练数据集不平衡问题。

在不平衡回归问题中,样本数量不均衡可能导致模型在预测较少类别的样本时表现较差。为了解决这个问题,可以使用SMOTE(Synthetic Minority Over-sampling Technique)算法或SMOGN(Synthetic Minority Over-Sampling Technique for Regression with Gaussian Noise)算法来生成合成样本以平衡数据集。

SMOTE算法的基本思想是通过对少数类样本进行插值,生成一些合成样本,从而增加少数类样本的数量。而SMOGN算法则在生成新样本的同时还增加了高斯噪声,并且可以同时进行过采样和欠采样。因此,SMOGN算法相较于SMOTE算法更为合理。

在Python中,我们可以使用第三方库smogn包来实现SMOGN算法。而SMOTE算法的实现相对较为复杂,需自行编写函数。鉴于SMOGN算法的合理性,本文将只介绍Python中SMOGN算法的实现。如果需要在R语言中实现这两种算法,可参考相关文章。

首先,我们需要配置需要的smogn包。在Anaconda Prompt中,选择指定的Python虚拟环境,输入代码"pip install smogn"安装smogn包,完成配置。

接下来,通过以下代码实现对不平衡数据的SMOGN算法操作。

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Tue Jul 11 13:56:36 2023

@author: fkxxgis
"""

import smogn
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

df = pd.read_csv(r"E:\01_Reflectivity\99_Model_Training\00_Data\02_Extract_Data\26_Train_Model_New\Train_Model_0711.csv")
df_nona = df.dropna()

df_smogn = smogn.smoter(
    data = df_nona,
    y = "inf_dif",
    k = 3)

plt.hist(df_nona["inf_dif"], bins = 50)
plt.hist(df_smogn["inf_dif"], bins = 50)

运行以上代码,即可开始实现SMOGN算法。由于数据量较大时程序运行较慢。

完成全部SMOGN算法需要6个进度条。下图展示了执行SMOGN算法前后的因变量直方图。

可以看到,使用SMOGN算法后,数据的少数部分略有增多;同时,数据原本的主要部分也有所增加。如果希望调整SMOGN算法的效果,可尝试修改smogn.smoter()函数的参数。

由于Python中SMOGN算法的实现速度较慢,本文建议使用R语言实现,速度快且效果好,还可同时实现SMOTE算法和SMOGN算法。具体实现方法可参考相关文章。

至此,大功告成。