机器学习特征工程——类别相关统计特征

阅读鱼佬《机器学习算法竞赛实战》4.3节记录，主要记录如何对类别相关统计特征进行目标编码

机器学习难以识别复杂模式，尤其是不同特征间交互信息，因此需要根据直觉或业务理解构建特征。

针对类别相关统计特征，可考虑：

目标编码
- 考虑类别特征和目标变量
count, nunique, ratio
- 经常使用的类别特征构造方式
类别特征交叉组合
- 类别特征间的组合

目标编码

目标编码是用目标变量（通常是Label）统计量对类别特征进行编码。对不同问题：

分类：正、负样本个数，正负样本比例
回归：统计目标变量的均值、中位数、最值

直观的理解：对类别特征进行分组，每组利用目标变量的统计量替换（map）该类别分组。
pandas 表示： df.group('类别特征')['目标变量'].聚合操作

书中给出的示例代码如下：

folds = KFold(n_splits=5, shuffle=True, random_state=2020)
for col in columns:
    colname = col+'_kfold'
    # 5折交叉验证
    for fold_, (trn_idx, val_idx) in enumerate(folds.split(train)):
        tmp = train.iloc[trn_idx]
        order_label = tmp.groupby([col])['label'].mean()
        train[colname] = train[col].map(order_label)
        ......
    # 处理 test 中类别特征数据
    order_label = train.groupby([col])['label'].mean()
    test[colname] = test[col].map(order_label)

分析：

在5折交叉验证中，用另外四分样本计算目标变量（label）的统计量，防止信息泄露。即 order_label = tmp.groupby([col])['label'].mean()，注意此时是 tmp。之后对进行类别特征替换时，val 也要做相应处理，即 train[colname] = train[col].map(order_label)。
处理 test 数据时，对整个 train 分组聚合。
示例是针对回归问题统计目标变量的均值。针对分类问题，如统计正负样本比例可写为 order_label = tmp.groupby([col])['label'].agg(lambda x: x.sum() / (1-x).sum())。

其他

关于 count, nunique, ratio 三个统计指标，书中给出较好的例子理解：count（计数特征）用于统计类别特征的出现频次。nunique和ratio 的构造相对复杂一些，经常会涉及多个类别特征的联合构造，例如在广告点击率预测问题中，对于用户 ID 和广告 ID，使用 nunique可以反映用户对广告的兴趣宽度，也就是统计用户 ID 看过几种广告 ID；使用 ratio 可以反映用户对某类广告的偏好程度，也就是统计用户 ID 点击某类广告 ID 的频次占用户点击所有广告ID 频次的比例。

类别特征交叉组合：注意类别基数即可，不做赘述

机器学习特征工程——类别相关统计特征

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