从全局合理性的角度对SMOTE算法进行改进,给出详细的python代码

时间: 2023-12-21 15:06:58 浏览: 20
为了从全局合理性的角度对SMOTE算法进行改进,我们可以考虑以下两个方面: 1. 保留原始数据分布的特征,避免过度合成数据导致的模型过拟合问题 2. 在合成新样本时,考虑样本之间的相对重要性,避免重要样本被过度合成 基于以上两点,我们可以进行如下改进: 1. 在进行SMOTE合成时,引入随机采样的机制,确保合成数据的分布与原始数据相似。 2. 在选择合成目标样本时,引入重要性权重机制,确保合成数据对于模型的影响不会过于突出。 下面是一个简单的python实现,其中包含了以上两点改进的内容: ```python from collections import Counter from sklearn.neighbors import NearestNeighbors import numpy as np def SMOTE(X, y, k=5, ratio=1.0): # k: number of nearest neighbors to consider # ratio: target ratio of synthetic samples to real samples # Determine the minority class samples minority_class = Counter(y).most_common()[-1][0] X_minority = X[y==minority_class] # Determine the number of synthetic samples to generate n_synthetic = int(ratio * len(X_minority) - len(X_minority)) # Create synthetic samples if n_synthetic > 0: # Determine the k nearest neighbors for each minority class sample knn = NearestNeighbors(n_neighbors=k).fit(X_minority) neighbors = knn.kneighbors(X_minority, return_distance=False) # Generate synthetic samples synthetic_samples = [] for i in range(n_synthetic): # Select a random minority class sample idx = np.random.randint(len(X_minority)) sample = X_minority[idx] # Compute the importance weights for the k nearest neighbors weights = [] for neighbor in neighbors[idx]: if y[neighbor] == minority_class: weights.append(1.0) else: # Compute the distance between the sample and the neighbor distance = np.linalg.norm(sample - X[neighbor]) # Compute the inverse distance as the weight weights.append(1.0 / distance) weights = np.array(weights) # Normalize the weights so they sum to 1 weights /= weights.sum() # Generate a synthetic sample as a weighted sum of the k nearest neighbors synthetic_sample = np.zeros_like(sample) for j in range(k): neighbor = neighbors[idx][j] weight = weights[j] synthetic_sample += weight * (X[neighbor] - sample) synthetic_samples.append(sample + synthetic_sample) # Combine the original and synthetic samples X_resampled = np.vstack((X, np.array(synthetic_samples))) y_resampled = np.hstack((y, np.array([minority_class] * n_synthetic))) else: X_resampled = X y_resampled = y return X_resampled, y_resampled ``` 注意,这只是一个简单的实现,可能需要根据具体问题进行调整。此外,还需要注意,在合成数据时,需要避免合成的数据过于贴近边界,这可能导致模型过度拟合边界而忽略了真正的数据分布。

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