在数据量很少,用什么模型?(点击查看)中,我们总结过当数据量很少时如何选择模型和方法,以使得数据能够最大限度的得到利用。
其中有一个方法就是做交叉验证。
我有备选的模型G(x1, x2, x3), G(x1, x5, x6), F(x1, x2, x3),想知道哪一个预测的效果好。不能做样本内预测(就是用样本训练出模型,再用同样的样本代到模型中看准确度),样本量太少,再分成训练集和测试集就更少的可怜了,怎么办?
K折交叉验证可以充分利用少样本的信息。
K折交叉验证是将样本分成K个子样本集,拿出其中的K-1个子样本集来训练模型,用剩下的1个子样本集来对模型进行验证;再拿出K-1个训练模型,留下另外1个(与上一步的不同)子样本集进行验证......,如此交叉验证K次,每个子样本集验证1次,平均K次的结果作为一个模型的预测效果。
而本文想说的留一交叉验证(Leave-one-out cross validation, LOOCV)就是这种方法的极端情况:
假设只有10个样本(真的很小啊),每次拿出其中9个来训练模型,用剩下一个进行测试,得到一个测试结果(真实值与预测值的差异);再拿出另外9个进行训练,留下另外一个进行测试......如此验证10次(每个样本都能轮到一次验证样本),将10次的预测效果平均,就可以评价这个模型的好坏。
留一交叉验证就是留下1个单样本,将其他所有样本拿来做训练。可以充分利用小样本的信息。
下面分享一下数说君留一交叉验证的SAS代码,样本量假设为30:
*样本量30;
%let K=30;
*为数据增加一个变量:index,标识出观测值的ID(从1到30);
data sample;
set sample;
index = _n_;
run;
*用全30个样本建模看一下;
proc reg data=sample;
model y= x1 x2 x3;
run;
data sample_all;
set sample;
selected = .;
replicate = .;
run;
*每次模型将一个样本留作测试,其他用来训练样本,重复30次,那我们就建立30个数据集,并将这30个数据集合在一起;
%macro generateData;
%do i = 1%to &K;
*每次选择一个观测值,其selected=0,意为测试样本,其他29个均为1,意为训练样本。
data temp;
set sample;
if index = &i thenselected = 0;
else selected = 1;
replicate =&i;
run;
data sample_all;
set sample_all temp;
run;
%end;
data sampleOut;
set sample_all;
where selected ^= .;
run;
%mend;
*运行宏;
%generateData;
*slelected=0的样本意为一个数据集中的测试样本,我们看一下是否每个观测值都轮到一次测试;
proc print data=sampleOut;
where Selected=0;
var Selected id;
run;
data sampleOut;
set sampleOut;
if selected then new_y=y;
run;
*计算selected=0的样本、也就是测试样本的预测值;
proc reg data=sampleOut;
model new_y=x1 x2 x3;
by replicate;
outputout=out1(where=(new_y=.)) predicted=y_hat;
run;
data out2;
set out1;
d=y-y_hat;
absd=abs(d);
run;
*画出预测值与真实值的散点图;
proc gplot data=out2;
plot y*y_hat;
run;
proc summary data=out2;
var d absd;
outputout=out3std(d)=rmse mean(absd)=mae sum(d)=sumd;
run;
*计算y与y_hat的相关系数,以及y=y_hat的R方(这个常被用于评价模型的拟合好坏);
proc corr data=out2 pearson out=corr(where=(_TYPE_=CORR));
var y ;
with y_hat;
run;
data corr;
set corr;
Rsqrd=y**2;
run;
参考资料:
http://altons.github.io/sas/2013/05/22/cross-validation-using-sas/
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