天池大赛 - 特征提取总结

今天药忘吃喽~ 2022-02-19 08:13 273阅读 0赞

### 前言 ###

做模型最重要的是选择特征，特征选择的好，换换模型就有不同的效果，再调参一下就可以提升实验结果，所以特征很重要，有些特征难以想象，可能大家认为是拍脑袋想出来的，可是它被证明就是有用的，本文参考天池大赛比赛排名靠前的同学分享的比赛心得，总结了这篇特征提取的文章，希望可以帮助大家，文章最后有参考文章链接，大家也可以去看看文章，了解一些比赛的东西。

### 特征 ###

##### 特殊节日 #####

周末和工作日，或者节假日，这些都可以作为一个特征，但可能对于数据规模比较小的任务来说节假日可能没有什么用。但周末和周日的区分还是比较有用的。

##### 上下班高峰 #####

每天的7点-9点30都是上班高峰，晚上的17:30到19:30 也都是高峰时期，这个具体的时间你可以看数据得出，把样本汇出来就可以看到具体的时间情况，在某些任务里这个特征也是有用的，比如交通类的任务，跟公交、地铁有关的任务。

##### 昨天数据 #####

昨天的数据也可以作为预测今天的依据，但是要考虑到周末和工作日。

##### 对特征数值划分为离散值 #####

如果我们对特征数值进行划分，一定要知道一点：可能划分的某个区间，数据集上是没有样本的。比如：数据集中年龄的最小值是5岁，年龄最大值是60岁，我们按照5-12 、12-15、 15-18为一个区间分别代表小学、初中、高中，有可能数据集中15-18岁区间是没有数据的，没有数据，但是整个样本特征上，我们可以认为该特征是0，而不是遗忘这些数据特征。我们预测全天的每隔1个小时的数据，一天就有24个小时，用来模拟这24个小时的输出值，并且带有其他特征，但是问题来了，如果样本中没有10点-11点的数据，但其他特征都有，比如日期、是否是周末等等，单纯把数据集数值化过程中是会漏掉某部分数据集的。

##### 周期 #####

根据时间来找到一个周期，比如周一到周天，这样一个周期，或者当前时间前3天内的时间作为一个周期，来提取特征，此特征确定下来了就不会随着样本数据变大而做调整。  
所以有可能周一的数据可以作为下一周的数据。

##### 趋势特征 #####

时序问题最简单就是会有一个趋势的概念，下一个时刻的趋势跟上一个时刻相关，就像是一个曲线随着时间变化，这个趋势也在变化。这个趋势选择什么区间呢，每天的数据作为一个趋势，还是小时级别作为一个趋势，这要看比赛的数据或要求。比如：我们选取小时级别作为趋势，9点的数据用来预测10点的数据，上一个小时预测下一个小时。

##### 占比比例 #####

有时候一个数值并不能很好的表现数据，可以用比例来展示，还可以求各种数据占比作为比例，比如收入与支出比例，收入与租房支出比例，这种占比情况，可以作为特征参与到模型中。

##### 平均情况，最大值，最小值 #####

这种数据统计，往往有一些还是可以起到一些作用的，但可能也对特征无感知，还可以取二次加工后的数据来取特征，或者融合多个特征求平均值作为一个特征，这些看具体业务情况尝试一些方法。

##### 周期内平均值 #####

某个周期的平均值，这个值会随着时间推移不断更新特征，可能会更新以前的提取分析后的特征值。

##### 预测的一个bug #####

短期时序预测会涉及到一个bug，就是相邻两个时间内的结果会很相似，比如，10点的地铁入口流量可能跟9点地铁入口流量相近，这是一个比较强关联的关系，完全可以根据上一个结果加衰减因子来预测下一个结果。

##### 天气因素 #####

有些任务跟天气有关，天晴、下雨、温度等等，比如下雨、高温环境下，人就很少会出门，都愿意呆在家里，及时有事也不会去，但这些特征跟具体的任务挂钩，比如预测某个音乐会的人数，预测地铁、公交等交通出行的任务。

### 特征编码与取值众多的特征转换 ###

对于离散的类别特征，往往需要进行必要的特征转换/编码才能将其作为特征输入到模型中。  
常用的编码方式有 LabelEncoder，OneHotEncoder（sklearn里面的接口）。譬如对于”性别”这个特征（取值为男性和女性），使用这两种方式可以分别编码为\{0,1\}和\{\[1,0\], \[0,1\]\}。

对于取值较多（如几十万）的类别特征（ID特征），直接进行OneHotEncoder编码会导致特征矩阵非常巨大，影响模型效果。可以使用如下的方式进行处理：

*  统计每个取值在样本中出现的频率，取 Top N 的取值进行 One-hot 编码，剩下的类别分到“其他“类目下，其中 N 需要根据模型效果进行调优；
 *  统计每个 ID 特征的一些统计量（譬如历史平均点击率，历史平均浏览率）等代替该 ID 取值作为特征，具体可以参考 Avazu 点击率预估比赛第二名的获奖方案；
 *  参考 word2vec 的方式，将每个类别特征的取值映射到一个连续的向量，对这个向量进行初始化，跟模型一起训练。训练结束后，可以同时得到每个ID的Embedding。具体的使用方式：[Rossmann 销量预估竞赛第三名的获奖方案][Rossmann]。

*  特征转换  
    针对一些长尾分布的数据特征，可以做幂变换或者对数变换，使得模型（LR或者DNN）能更好的优化。当然，大家都知道的是，树模型（Random Forest、GBDT、xgboost等）模型对特征数值幅度不敏感。
 *  交叉特征  
    交叉特征算是特征工程中非常重要的方法之一了，交叉特征是一种很独特的方式，它将两个或更多的类别属性组合成一个。当组合的特征要比单个特征更好时，这是一项非常有用的技术。数学上来说，是对类别特征的所有可能值进行交叉相乘。

假如拥有一个特征A，A有两个可能值\{A1,A2\}。拥有一个特征B，存在\{B1,B2\}等可能值。然后，A&B之间的交叉特征如下：\{(A1,B1),(A1,B2),(A2,B1),(A2,B2)\}，并且你可以给这些组合特征取任何名字。但是需要明白每个组合特征其实代表着A和B各自信息协同作用。

一个更好地诠释好的交叉特征的实例是类似于(经度,纬度)。一个相同的经度对应了地图上很多的地方，纬度也是一样。但是一旦你将经度和纬度组合到一起，它们就代表了地理上特定的一块区域，区域中每一部分是拥有着类似的特性。这种暴力做交叉很可能导致特征稀疏的问题，这里可以参考FM、FMM以及阿里妈妈发布的MLR的做法和解决思路。

### 参考博客 ###

[幸福感预测][Link 1]  
[特征讲解][Link 2]

[Rossmann]: https://github.com/entron/entity-embedding-rossmann
[Link 1]: https://tianchi.aliyun.com/notebook-ai/detail?spm=5176.12586969.1002.15.52a13a9eZqWmd1&postId=56323
[Link 2]: https://www.jianshu.com/p/964158a3ac97