交叉驗證（也稱為“過采樣”技術）是資料科學專案的基本要素， 它是一種重采樣程序，用于評估機器學習模型并訪問該模型對獨立測驗資料集的性能，
在本文中，您可以閱讀以下大約8種不同的交叉驗證技術，各有其優缺點：
- Leave p out cross-validation
- Leave one out cross-validation
- Holdout cross-validation
- Repeated random subsampling validation
- k-fold cross-validation
- Stratified k-fold cross-validation
- Time Series cross-validation
- Nested cross-validation
在介紹交叉驗證技術之前，讓我們知道為什么在資料科學專案中應使用交叉驗證，
為什么交叉驗證很重要？
我們經常將資料集隨機分為訓練資料和測驗資料，以開發機器學習模型， 訓練資料用于訓練ML模型，同一模型在獨立的測驗資料上進行測驗以評估模型的性能，
隨著分裂隨機狀態的變化，模型的準確性也會發生變化，因此我們無法為模型獲得固定的準確性， 測驗資料應與訓練資料無關，以免發生資料泄漏， 在使用訓練資料開發ML模型的程序中，需要評估模型的性能， 這就是交叉驗證資料的重要性，
資料需要分為：
- 訓練資料：用于模型開發
- 驗證資料：用于驗證相同模型的性能
簡單來說，交叉驗證使我們可以更好地利用我們的資料，
1.Leave p-out cross-validation
LpOCV是一種詳盡的交叉驗證技術，涉及使用p觀測作為驗證資料，而其余資料則用于訓練模型， 以所有方式重復此步驟，以在p個觀察值的驗證集和一個訓練集上切割原始樣本，
已推薦使用p = 2的LpOCV變體（稱為休假配對交叉驗證）作為估計二進制分類器ROC曲線下面積的幾乎無偏的方法，
2. Leave-one-out cross-validation
留一法交叉驗證（LOOCV）是一種詳盡的窮盡驗證技術， 在p = 1的情況下，它是LpOCV的類別，
對于具有n行的資料集，選擇第1行進行驗證，其余(n-1)行用于訓練模型，對于下一個迭代，選擇第2行進行驗證，然后重置來訓練模型，類似地，這個程序重復進行，直到n步或達到所需的操作次數，
以上兩種交叉驗證技術都是詳盡交叉驗證的型別，窮盡性交叉驗證方法是交叉驗證方法，以所有可能的方式學習和測驗，他們有相同的優點和缺點討論如下:
優點： 簡單，易于理解和實施
缺點： 該模型可能會導致較低的偏差、所需的計算時間長
3.Holdout cross-validation
保留技術是一種詳盡的交叉驗證方法，該方法根據資料分析將資料集隨機分為訓練資料和測驗資料，
在保留交叉驗證的情況下，資料集被隨機分為訓練和驗證資料， 通常，訓練資料的分割不僅僅是測驗資料， 訓練資料用于推導模型，而驗證資料用于評估模型的性能，
用于訓練模型的資料越多，模型越好， 對于保留交叉驗證方法，需要從訓練中隔離大量資料，
優點：和以前一樣，簡單，易于理解和實施
缺點： 不適合不平衡資料集、許多資料與訓練模型隔離
4. k-fold cross-validation
在k折交叉驗證中，原始資料集被平均分為k個子部分或折疊， 從k折或組中，對于每次迭代，選擇一組作為驗證資料，其余（k-1）個組選擇為訓練資料，
該程序重復k次，直到將每個組視為驗證并保留為訓練資料為止，
模型的最終精度是通過獲取k模型驗證資料的平均精度來計算的，
LOOCV是k折交叉驗證的變體，其中k = n，
優點：
- 該模型偏差低
- 時間復雜度低
- 整個資料集可用于訓練和驗證
缺點：不適合不平衡資料集，
5. Repeated random subsampling validation
重復的隨機子采樣驗證（也稱為蒙特卡洛交叉驗證）將資料集隨機分為訓練和驗證， 資料集的k倍交叉驗證不太可能分成幾類，而不是成組或成對，而是在這種情況下隨機地成組，
迭代次數不是固定的，而是由分析決定的， 然后將結果平均化，
重復隨機二次抽樣驗證
優點： 訓練和驗證拆分的比例不取決于迭代或磁區的數量
缺點： 某些樣本可能無法選擇用于訓練或驗證、不適合不平衡資料集
6. Stratified k-fold cross-validation
對于上面討論的所有交叉驗證技術，它們可能不適用于不平衡的資料集， 分層k折交叉驗證解決了資料集不平衡的問題，
在分層k倍交叉驗證中，資料集被劃分為k個組或折疊，以使驗證資料具有相等數量的目標類標簽實體， 這樣可以確保在驗證或訓練資料中不會出現一個特定的類，尤其是在資料集不平衡時，
分層k折交叉驗證，每折具有相等的目標類實體
最終分數是通過取各折分數的平均值來計算的
優點： 對于不平衡的資料集，效果很好，
缺點： 現在適合時間序列資料集，
7. Time Series cross-validation
資料的順序對于與時間序列相關的問題非常重要， 對于與時間相關的資料集，將資料隨機拆分或k折拆分為訓練和驗證可能不會產生良好的結果，
對于時間序列資料集，根據時間將資料分為訓練和驗證，也稱為前向鏈接方法或滾動交叉驗證， 對于特定的迭代，可以將訓練資料的下一個實體視為驗證資料，
如上圖所述，對于第一個迭代，第一個3行被視為訓練資料，下一個實體T4是驗證資料， 選擇訓練和驗證資料的機會將被進一步迭代，
8. Nested cross-validation
在進行k折和分層k折交叉驗證的情況下，我們對訓練和測驗資料中的錯誤估計差， 超引數調整是在較早的方法中單獨完成的， 當交叉驗證同時用于調整超引數和泛化誤差估計時，需要嵌套交叉驗證，
嵌套交叉驗證可同時應用于k折和分層k折變體，
結論
交叉驗證用于比較和評估ML模型的性能， 在本文中，我們介紹了8種交叉驗證技術及其優缺點， k折和分層k折交叉驗證是最常用的技術， 時間序列交叉驗證最適合與時間序列相關的問題，
這些交叉驗證的實作可以在sklearn包中找到， 有興趣的讀者可以閱讀sklearn檔案以獲取更多詳細資訊，
https://scikit-learn.org/stable/modules/cross_validation.html
作者：Satyam Kumar
deephub翻譯組
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標籤：java
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