数学建模随机森林模型 随机森林模型可视化

和决策树模型类似，scikit-learn中的随机森林模型也提供了基于普通Decision Tree的Random Forest学习器和基于随机化Extra Tree的ExtraTrees学习器。

鉴于Decision Tree和Extra Tree差别甚小，本文以Random Forest为例进行介绍。

1. 模型的主要参数

在Random Forest中，存在两大类型的参数，分别为框架参数和单棵决策树参数

其中，单棵决策树参数参照先前介绍的决策树模型，而框架参数包括：

模型参数	Parameter含义	RandomForestClassifier	RandomForestRegressor
n_estimators	子树数量	随机森林中决策树的数量，其值越大模型的表现越优秀，但计算量也越大
bootstrap	有无放回采样	默认为True，即采用有放回式采样，从而可以不划分验证集，用这些袋外数据进行验证（见参数oob_score）。而在Extratrees中该值默认为False，即选取全量样本进行训练。
oob_score	袋外评分	即是否采用袋外数据进行模型的验证评估，默认为True。

2. 模型的主要方法

随机森林模型中涉及到众多子决策树的综合评估，所以其无法像普通Decision Tree模型一样提供apply方法API。

模型方法	含义	备注
fit	模型训练	支持Decison Tree中的sample_weight参数
predict	预测结果	返回综合各子决策树结果后的分类值或者回归值，分类值为比重最高的分类，回归值为叶子节点均值的平均值
predict_proba	分类预测概率值	仅在classifier中有该方法，返回各分类的概率值
predict_log_proba	分类预测对数值	仅在classifier中有该方法，返回各分类的对数概率值

3. 模型的主要属性

模型属性	含义	备注
estimators_	估计器列表	返回由n_estimators个子决策树构成的列表
classes_	样本分类结果	适用于classifer的单分类结果，返回各样本的分类预测值
n_classes_	样本分类结果	适用于classifer的多分类结果，返回各样本的多分类预测值
feature_importances_	特征权重	基于gini数得到各特征的特征重要性
oob_score_	含义	袋外数据的总的评估结果
oob_decision_function_	含义	每个袋外数据的评估结果

注意，相较于单棵决策树的feature_importances_，随机森林模型中的feature_importances_是对各子决策树结果的平均。

4. 模型的可视化

不同于单棵决策树可以进行有效的可视化，随机森林模型由于子学习器众多，因此无法进行有效的可视化。即使可以对其中的每棵决策树进行单独的可视化，但考虑到随机性的影响，意义并不大。

5. 模型的调参

（1）调整n_estimators参数
（2）按照决策树模型的调参顺序进行调整，详见决策树模型。