摘要：到這里，我們經過以上步驟處理過的數據，就可以喂給分類器進行訓練了。一般來說，單個分類器的效果有限。我們會傾向于把多個分類器合在一起，做一個綜合分類器以達到最好的效果。比理論上更高級點，它也是攬來一把的分類器。

我們注意到 MSSubClass 其實是一個 category 的值：

all_df["MSSubClass"].dtypes

有：

dtype("int64")

它不應該做為數值型的值進行統計。因此，進行強制類型轉換，把它變回 string：

df["MSSubClass"] =df["MSSubClass"].astype(str) 

然后，統計其出現頻次：

all_df["MSSubClass"].value_counts()

就很清楚的了解 MSSubClass 特征了。

當我們用 numerical 來表達 categorical 的時候要注意，數字本身有大小的含義，所以亂用數字會給之后的模型學習帶來麻煩。這里我們可以用 One-Hot 的方法來表達 category。

pandas 自帶的get_dummies方法，可以做到一鍵 One-Hot：

pd.get_dummies(df["MSSubClass"], prefix="MSSubClass").head()

效果如下：

此時，MSSubClass 被我們分成了 12 列，每列代表一個 category，是為 1，否為 0。

所以，同理。接下來，我們需要把所有的 category 數據全部一鍵 One-Hot：

all_dummy_df = pd.get_dummies(df)
all_dummy_df.head()

此時，數據長這樣子：

接下來，我們來處理 numerical 的數據。

首先查看 One-Hot 后的缺失值：

all_dummy_df.isnull().sum().sort_values(ascending=False).head(10)

我們需要對這些缺失值進行處理，這里采用平均值來填充空缺：

mean_cols = all_dummy_df.mean()
all_dummy_df = all_dummy_df.fillna(mean_cols)

再次查看是否有缺失值：

all_dummy_df.isnull().sum().sum()

顯示為 0，即缺失值都已被填充。

到這里，我們經過以上步驟處理過的數據，就可以喂給分類器進行訓練了。為了讓數據更加規整化，數據間的差距不要太大，在一個標準分布內，也就是數據平滑化。我們對那些本來就是 numerical 的數據進行處理（與 One-Hot 的 0/1 數據不同）。

首先，我們來查看哪些是 numerical 的數據：

numeric_cols = df.columns[df.dtypes != "object"]
numeric_cols

采用公式(X-X")/s，計算標準分布：

numeric_col_means = all_dummy_df.loc[:, numeric_cols].mean()
numeric_col_std = all_dummy_df.loc[:, numeric_cols].std()
all_dummy_df.loc[:, numeric_cols] = (all_dummy_df.loc[:, numeric_cols] - numeric_col_means) / numeric_col_std

得到的數據如下：

all_dummy_df.head()

以上就完成了對數據的處理。

首先，把數據集分回訓練集和測試集：

dummy_train_df = all_dummy_df.loc[train_df.index]
dummy_test_df = all_dummy_df.loc[test_df.index]

首先采用 Ridge Regression 模型，因為對于多因子的數據集，這種模型可以方便的把所有的變量都一股腦的放進去，我們先用這種模型做實驗。

為了更好的使用 Sklearn，我在這里把 DataFrame 轉化成 Numpy Array（這一步不是必須）：

X_train = dummy_train_df.values
X_test = dummy_test_df.values

把數據放到模型里跑一遍，用 Sklearn 自帶的 cross validation 方法來測試模型：

from sklearn.linear_model import Ridge
from sklearn.model_selection import cross_val_score

alphas = np.logspace(-3, 2, 50)
test_scores=[]
for alpha in alphas:
    clf = Ridge(alpha)
    test_score = np.sqrt(-cross_val_score(clf, X_train, y_train, cv=10, scoring="neg_mean_squared_error"))
    test_scores.append(np.mean(test_score))

存下所有的 CV 值，看看哪個 alpha 值更好，也就是我們常說的調參數：

plt.plot(alphas, test_scores)
plt.title("Alpha vs CV Error")
plt.xlabel("alpha")
plt.ylabel("CV Error")

可以看到，當 alpha 為 10 到 20 的時候，CV Error 達到最低 0.135 左右。也就是說大約 alpha = 15 的時候給了我們最好的結果。

一般來說，單個分類器的效果有限。我們會傾向于把多個分類器合在一起，做一個“綜合分類器”以達到最好的效果。所以接下來我們要做的事就是 ensemble。

Ensemble 的方法有 Bagging 和 Boosting 兩大類。Bagging 把很多的小分類器放在一起，每個訓練隨機的一部分數據，然后采用多數投票制把它們的最終結果綜合起來。Boosting 比 Bagging 理論上更高級點，它也是攬來一把的分類器。但是把他們線性排列。下一個分類器把上一個分類器分類得不好的地方加上更高的權重，這樣下一個分類器就能在這個部分學得更加“深刻”。下面我們分別來看一下。

Bagging

from sklearn.ensemble import BaggingRegressor
from sklearn.model_selection import cross_val_score

params = [1, 10, 15, 20, 25, 30, 40]
test_scores = []
for param in params:
    clf = BaggingRegressor(n_estimators=param, base_estimator=ridge)
    test_score = np.sqrt(-cross_val_score(clf, X_train, y_train, cv=10, scoring="neg_mean_squared_error"))
    test_scores.append(np.mean(test_score))
    
plt.plot(params, test_scores)
plt.title("n_estimator vs CV Error")

可以看到，我們用 15 個小的 ridge 分類器就達到了 0.134 以下的效果。

Boosting

from sklearn.ensemble import AdaBoostRegressor

params = [10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50]
test_scores = []
for param in params:
    clf = BaggingRegressor(n_estimators=param, base_estimator=ridge)
    test_score = np.sqrt(-cross_val_score(clf, X_train, y_train, cv=10, scoring="neg_mean_squared_error"))
    test_scores.append(np.mean(test_score))
    
plt.plot(params, test_scores)
plt.title("n_estimator vs CV Error");

20 個小的 ridge 分類器的效果，達到了 0.133。

最后，祭出 xgboost 大殺器：

from xgboost import XGBRegressor

params = [1,2,3,4,5,6]
test_scores = []
for param in params:
    clf = XGBRegressor(max_depth=param)
    test_score = np.sqrt(-cross_val_score(clf, X_train, y_train, cv=10, scoring="neg_mean_squared_error"))
    test_scores.append(np.mean(test_score))

plt.plot(params, test_scores)
plt.title("max_depth vs CV Error")

我們看到，當參數為 5 的時候，效果接近 0.125！

最后，我們將訓練好的模型對數據進行訓練：

xgb = XGBRegressor(max_depth=5)
xgb.fit(X_train, y_train)
y_xgb = np.expm1(xgb.predict(X_test))
submission_df = pd.DataFrame(data= {"Id" : test_df.index, "SalePrice": y_xgb})

最終，我們輸出的數據長這樣子：

submission_df.head()

將它存為.csv文件：

submission_df.to_csv("submission_xgb.csv",index=False)

提交到 kaggle 平臺的 Score 是 0.13942，排名在 50% 左右。整個過程沒有對特征信息進行太多的處理，還有太多需要改進的地方。

第一次完完整整的從頭到尾自己做了一個比賽，還是有太多地方淺淺略過，確實，如果只是調參跑模型的話，應該不是難事，但是如何獲得更好的效果，數據量大時現有的程序跑不動，需要改進算法等方面，還有太多值得學習的地方，因為這件事好像沒有一個最優結果，只有更優的結果。

不足之處，歡迎指正。