Я намагаюся зрозуміти, як я можу отримати важливість функції категоричної змінної, яка була розбита на фіктивні змінні. Я використовую scikit-learn, який не обробляє для вас категоричні змінні, як це роблять R або h2o.
Якщо я розбиваю категоричну змінну вниз на манекенні змінні, я отримую окремі імпорти функцій для класу в цій змінній.
Моє запитання: чи є сенс рекомбінувати ці імпортні змінні змінних у важливе значення для категоричної змінної, просто підсумовуючи їх?
З сторінки 368 Елементи статистичного навчання:
Це змушує мене думати, що оскільки значення важливості вже створюється шляхом підсумовування метрики на кожному вузлі, вибрана змінна, я повинен мати можливість поєднувати значення значущості значень фіктивних змінних, щоб "відновити" значення для категоріальної змінної. Звичайно, я не сподіваюсь, що це буде абсолютно правильне, але все-таки ці значення є дійсно точними значеннями, оскільки вони виявляються випадковим процесом.
Я написав наступний код python (в jupyter) як слідство:
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import animation, rc
from sklearn.datasets import load_diabetes
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
import re
#%matplotlib inline
from IPython.display import HTML
from IPython.display import set_matplotlib_formats
plt.rcParams['figure.autolayout'] = False
plt.rcParams['figure.figsize'] = 10, 6
plt.rcParams['axes.labelsize'] = 18
plt.rcParams['axes.titlesize'] = 20
plt.rcParams['font.size'] = 14
plt.rcParams['lines.linewidth'] = 2.0
plt.rcParams['lines.markersize'] = 8
plt.rcParams['legend.fontsize'] = 14
# Get some data, I could not easily find a free data set with actual categorical variables, so I just created some from continuous variables
data = load_diabetes()
df = pd.DataFrame(data.data, columns=[data.feature_names])
df = df.assign(target=pd.Series(data.target))
# Functions to plot the variable importances
def autolabel(rects, ax):
"""
Attach a text label above each bar displaying its height
"""
for rect in rects:
height = rect.get_height()
ax.text(rect.get_x() + rect.get_width()/2.,
1.05*height,
f'{round(height,3)}',
ha='center',
va='bottom')
def plot_feature_importance(X,y,dummy_prefixes=None, ax=None, feats_to_highlight=None):
# Find the feature importances by fitting a random forest
forest = RandomForestClassifier(n_estimators=100)
forest.fit(X,y)
importances_dummy = forest.feature_importances_
# If there are specified dummy variables, combing them into a single categorical
# variable by summing the importances. This code assumes the dummy variables were
# created using pandas get_dummies() method names the dummy variables as
# featurename_categoryvalue
if dummy_prefixes is None:
importances_categorical = importances_dummy
labels = X.columns
else:
dummy_idx = np.repeat(False,len(X.columns))
importances_categorical = []
labels = []
for feat in dummy_prefixes:
feat_idx = np.array([re.match(f'^{feat}_', col) is not None for col in X.columns])
importances_categorical = np.append(importances_categorical,
sum(importances_dummy[feat_idx]))
labels = np.append(labels,feat)
dummy_idx = dummy_idx | feat_idx
importances_categorical = np.concatenate((importances_dummy[~dummy_idx],
importances_categorical))
labels = np.concatenate((X.columns[~dummy_idx], labels))
importances_categorical /= max(importances_categorical)
indices = np.argsort(importances_categorical)[::-1]
# Plotting
if ax is None:
fig, ax = plt.subplots()
plt.title("Feature importances")
rects = ax.bar(range(len(importances_categorical)),
importances_categorical[indices],
tick_label=labels[indices],
align="center")
autolabel(rects, ax)
if feats_to_highlight is not None:
highlight = [feat in feats_to_highlight for feat in labels[indices]]
rects2 = ax.bar(range(len(importances_categorical)),
importances_categorical[indices]*highlight,
tick_label=labels[indices],
color='r',
align="center")
rects = [rects,rects2]
plt.xlim([-0.6, len(importances_categorical)-0.4])
ax.set_ylim((0, 1.125))
return rects
# Create importance plots leaving everything as categorical variables. I'm highlighting bmi and age as I will convert those into categorical variables later
X = df.drop('target',axis=1)
y = df['target'] > 140.5
plot_feature_importance(X,y, feats_to_highlight=['bmi', 'age'])
plt.title('Feature importance with bmi and age left as continuous variables')
#Create an animation of what happens to variable importance when I split bmi and age into n (n equals 2 - 25) different classes
# %%capture
fig, ax = plt.subplots()
def animate(i):
ax.clear()
# Split one of the continuous variables up into a categorical variable with i balanced classes
X_test = X.copy()
n_categories = i+2
X_test['bmi'] = pd.cut(X_test['bmi'],
np.percentile(X['bmi'], np.linspace(0,100,n_categories+1)),
labels=[chr(num+65) for num in range(n_categories)])
X_test['age'] = pd.cut(X_test['age'],
np.percentile(X['age'], np.linspace(0,100,n_categories+1)),
labels=[chr(num+65) for num in range(n_categories)])
X_test = pd.get_dummies(X_test, drop_first=True)
# Plot the feature importances
rects = plot_feature_importance(X_test,y,dummy_prefixes=['bmi', 'age'],ax=ax, feats_to_highlight=['bmi', 'age'])
plt.title(f'Feature importances for {n_categories} bmi and age categories')
ax.spines['top'].set_visible(False)
ax.spines['right'].set_visible(False)
ax.spines['bottom'].set_visible(False)
ax.spines['left'].set_visible(False)
return [rects,]
anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=24, interval=1000)
HTML(anim.to_html5_video())
Ось деякі результати:
Ми можемо зауважити, що змінна важливість здебільшого залежить від кількості категорій, що змушує мене ставити під сумнів корисність цих діаграм взагалі. Особливо важливість age досягнення значно більших значень, ніж його постійний аналог.
І, нарешті, приклад, якщо я залишаю їх як фіктивні змінні (лише bmi):
# Split one of the continuous variables up into a categorical variable with i balanced classes
X_test = X.copy()
n_categories = 5
X_test['bmi'] = pd.cut(X_test['bmi'],
np.percentile(X['bmi'], np.linspace(0,100,n_categories+1)),
labels=[chr(num+65) for num in range(n_categories)])
X_test = pd.get_dummies(X_test, drop_first=True)
# Plot the feature importances
rects = plot_feature_importance(X_test,y, feats_to_highlight=['bmi_B','bmi_C','bmi_D', 'bmi_E'])
plt.title(f"Feature importances for {n_categories} bmi categories")
