xgboost 逻辑回归：objective参数（reg:logistic,binary:logistic,binary:logitraw,）对比分析

一、问题

熟悉xgboost的小伙伴都知道，它在训练模型时，有train（）方法和fit（）方法，两种方法都是用于构建模型的，然而在使用过程中有什么不同的地方呢，这篇文章带领大家一起来看一下。train方法使用如下：

1.  
   params ={ 'eta': 0.1,
2.  
   'max_depth': 4,
3.  
   'num_boost_round':20,
4.  
   'objective': 'reg:logistic',
5.  
   'random_state': 27,
6.  
   'silent':0
7.  
   }
8.  
   model = xgb.train(params,xgb.DMatrix(x_train, y_train))
9.  
   train_pred=model.predict(xgb.DMatrix(x_test))

而fit方法是直接使用xgboost封装好的XGBClassifier或者XGBRegressor时使用：

1.  
   model = XGBClassifier(
2.  
   learning_rate= 0.1,
3.  
   n_estimators= 20,
4.  
   max_depth= 4,
5.  
   objective= 'binary:logistic',
6.  
   seed= 27,
7.  
   silent= 0
8.  
   )
9.  
   model.fit(x_train,y_train,verbose= True)
10.  
    fit_pred=model.predict(x_test)
11.  
    print fit_pred

相同的数据集，相同的参数得到的预测值却是不一样的，fit_pred的值是0,1的具体的预测标签，train_pred的值是0-1之间的概率值；为什么结果是不一样的呢？如何把0-1之间的概率值映射成0,1标签呢？这个后面揭晓，我们先看下，xgboost中用于做逻辑回归的objective的参数都有哪些，得到预测结果有什么不同！

二、objective参数比较

xgboost官方文档关于逻辑回归objective有三个参数，如下：

1、reg:logistic PK binary:logistic

实际上reg:logistic，binary:logistic都是输出逻辑回归的概率值，实验过程如下：

1.  
   params ={ 'eta': 0.1,
2.  
   'max_depth': 4,
3.  
   'num_boost_round':20,
4.  
   'objective': 'binary:logistic',
5.  
   'random_state': 27,
6.  
   'silent':0
7.  
   }
8.  
   model = xgb.train(params,xgb.DMatrix(x_train, y_train))
9.  
   bin_log_pred=model.predict(xgb.DMatrix(x_test))
10.  
    # print bin_log_pred
11.  
    ###################################
12.  
    params ={ 'eta': 0.1,
13.  
    'max_depth': 4,
14.  
    'num_boost_round':20,
15.  
    'objective': 'reg:logistic',
16.  
    'random_state': 27,
17.  
    'silent':0
18.  
    }
19.  
    model = xgb.train(params,xgb.DMatrix(x_train, y_train))
20.  
    reg_log_pred=model.predict(xgb.DMatrix(x_test))
21.  
    # print reg_log_pred
22.  
    count= 0
23.  
    for i in np.arange(0,len(reg_log_pred)):
24.  
    if (reg_log_pred[i]==bin_log_pred[i]):
25.  
    count+= 1
26.  
    print "len:",len(reg_log_pred)
27.  
    print "count:",count
28.  
    if count==len(reg_log_pred):
29.  
    print "true"
30.  
    else:
31.  
    print "false"

输出结果：

2、reg:logistic  PK  binary:logitraw 

然后我们再来看下binary:logitraw参数，由文档可以看出这个参数得到的是集成树模型最后输出的得分，即转换成概率值之前的值，我们知道xgboost这类集成树算法用到的回归树，这就决定了它本身就是用来做回归的，调整后可以用来做分类，这里的调整是指通过sigmoid函数处理后来做二分类，通过softmax函数处理后来做多分类。于是，我们定义一个sigmoid函数，把binary:logitraw参数输出的得分通过sigmoid函数映射成概率值，对比下是否和reg:logistic参数得到的概率值是一样的。

1.  
   params ={ 'eta': 0.1,
2.  
   'max_depth': 4,
3.  
   'num_boost_round':20,
4.  
   'objective': 'reg:logistic',
5.  
   'random_state': 27,
6.  
   'silent':0
7.  
   }
8.  
   model = xgb.train(params,xgb.DMatrix(x_train, y_train))
9.  
   reg_log_pred=model.predict(xgb.DMatrix(x_test))
10.  
    # print reg_log_pred
11.  
    ###################################
12.  
    params ={ 'eta': 0.1,
13.  
    'max_depth': 4,
14.  
    'num_boost_round':20,
15.  
    'objective': 'binary:logitraw',
16.  
    # 'n_jobs': 4,
17.  
    'random_state': 27,
18.  
    'silent':0
19.  
    }
20.  
    model = xgb.train(params,xgb.DMatrix(x_train, y_train))
21.  
    logitraw_pred=model.predict(xgb.DMatrix(x_test))
22.  
    print logitraw_pred
23.  
    def sigmoid(x):
24.  
    return 1./(1.+np.exp(-x))
25.  
    y=sigmoid(logitraw_pred)
26.  
    print y
27.  
    count= 0
28.  
    for i in np.arange(0,len(reg_log_pred)):
29.  
    if (reg_log_pred[i]==y[i]):
30.  
    count+= 1
31.  
    print len(reg_log_pred)
32.  
    print count
33.  
    if count==len(reg_log_pred):
34.  
    print "true"
35.  
    else:
36.  
    print "false"

输出结果：

3、总结

上述实验，通过使用相同的数据集，相同的参数（除了objective参数，其他相同），研究了逻辑回归的objective的三种不同参数的输出结果，得到如下结论：

1、binary:logistic和 'objective': 'reg:logistic'的输出是一样的,都是预测的概率

2、binary:logitraw是输出的得分，用sigmoid（）函数处理后就和上述两个概率值一致

三、XGBClassifier都做了些什么

回到我们一开始的问题，xgboost train()方法得到概率值之后，如何处理成最终的0,1标签呢？

这个工作应该是在XGBClassifier中完成的，我们进行下列实验进行验证：

1.  
   model = XGBClassifier(
2.  
   learning_rate= 0.1,
3.  
   n_estimators= 20,
4.  
   max_depth= 4,
5.  
   objective= 'binary:logistic',
6.  
   seed= 27,
7.  
   silent= 0
8.  
   )
9.  
   model.fit(x_train,y_train,verbose= True)
10.  
    fit_pred=model.predict(x_test)
11.  
    print fit_pred
12.  
    #######################
13.  
    params ={ 'learning_rate': 0.1,
14.  
    'max_depth': 4,
15.  
    'objective': 'reg:logistic',
16.  
    'random_state': 27,
17.  
    'silent':0
18.  
    }
19.  
    model = xgb.train(params,xgb.DMatrix(x_train, y_train),num_boost_round= 20)
20.  
    train_pred=model.predict(xgb.DMatrix(x_test))
21.  
    #概率值的阈值假设为0.5，小于等于0.5的预测为0，否则预测为1
22.  
    for i in np.arange(0,len(train_pred)):
23.  
    if train_pred[i]<0.5:
24.  
    train_pred[i]= 0
25.  
    else:
26.  
    train_pred[i]= 1
27.  
    print train_pred
28.  
    print type(train_pred)
29.  
    count= 0
30.  
    for i in np.arange(0,len(train_pred)):
31.  
    if (train_pred[i]==fit_pred[i]):
32.  
    count+= 1
33.  
    print len(train_pred)
34.  
    print count
35.  
    if count==len(train_pred):
36.  
    print "true"
37.  
    else:
38.  
    print "false"

输出的结果：

由此可见我们的假设是成立的，XGBClassifier里就是把预测的概率值，取阈值0.5，小于这个值的为0，大于这个值的为1，实验过程中还发现并没有等于0.5的概率值，我的设想是对于一个二分类问题，把概率预测成0.5没有任何意义o(*￣︶￣*)o

为了增加可信度，我们把训练数据放到模型里进行预测，并对于，train和fit输出的预测结果，结果如下：