线性回归 (LinearRegression)

Java 类名：com.alibaba.alink.pipeline.regression.LinearRegression

Python 类名：LinearRegression

功能介绍

线性回归算法是经典的回归算法，通过对带有回归值的样本集合训练得到回归模型，使用模型预测样本的回归值。线性回归组件支持稀疏、稠密两种数据格式，并且支持带权重样本训练。

算法原理

面对回归类问题，线性回归利用称为线性回归方程的最小平方函数对一个或多个自变量和因变量之间关系进行建模的一种回归分析。

算法使用

线性回归模型经常被用来做一些数值型变量的预测，类似房价预测、销售量预测、贷款额度预测、温度预测、适度预测等。

备注：该组件训练的时候 FeatureCols 和 VectorCol 是两个互斥参数，只能有一个参数来描述算法的输入特征。

文献或出处

[1] Seber, George AF, and Alan J. Lee. Linear regression analysis. John Wiley & Sons, 2012.

[2] https://baike.baidu.com/item/%E7%BA%BF%E6%80%A7%E5%9B%9E%E5%BD%92/8190345?fr=aladdin

参数说明

名称	中文名称	描述	类型	是否必须？	取值范围	默认值
labelCol	标签列名	输入表中的标签列名	String	✓
predictionCol	预测结果列名	预测结果列名	String	✓
epsilon	收敛阈值	迭代方法的终止判断阈值，默认值为 1.0e-6	Double		x >= 0.0	1.0E-6
featureCols	特征列名数组	特征列名数组，默认全选	String[]			null
l1	L1 正则化系数	L1 正则化系数，默认为0。	Double		x >= 0.0	0.0
l2	L2 正则化系数	L2 正则化系数，默认为0。	Double		x >= 0.0	0.0
learningRate	学习率	优化算法的学习率，默认0.1。	Double			0.1
maxIter	最大迭代步数	最大迭代步数，默认为 100	Integer		x >= 1	100
modelFilePath	模型的文件路径	模型的文件路径	String			null
optimMethod	优化方法	优化问题求解时选择的优化方法	String		“LBFGS”, “GD”, “Newton”, “SGD”, “OWLQN”	null
overwriteSink	是否覆写已有数据	是否覆写已有数据	Boolean			false
reservedCols	算法保留列名	算法保留列	String[]			null
standardization	是否正则化	是否对训练数据做正则化，默认true	Boolean			true
vectorCol	向量列名	向量列对应的列名，默认值是null	String			null
weightCol	权重列名	权重列对应的列名	String		所选列类型为 [BIGDECIMAL, BIGINTEGER, BYTE, DOUBLE, FLOAT, INTEGER, LONG, SHORT]	null
withIntercept	是否有常数项	是否有常数项，默认true	Boolean			true
numThreads	组件多线程线程个数	组件多线程线程个数	Integer			1
modelStreamFilePath	模型流的文件路径	模型流的文件路径	String			null
modelStreamScanInterval	扫描模型路径的时间间隔	描模型路径的时间间隔，单位秒	Integer			10
modelStreamStartTime	模型流的起始时间	模型流的起始时间。默认从当前时刻开始读。使用yyyy-mm-dd hh:mm:ss.fffffffff格式，详见Timestamp.valueOf(String s)	String			null

代码示例

Python 代码

from pyalink.alink import *

import pandas as pd

useLocalEnv(1)

df = pd.DataFrame([
    [2, 1, 1],
    [3, 2, 1],
    [4, 3, 2],
    [2, 4, 1],
    [2, 2, 1],
    [4, 3, 2],
    [1, 2, 1],
    [5, 3, 3]])

batchData = BatchOperator.fromDataframe(df, schemaStr='f0 int, f1 int, label int')
colnames = ["f0","f1"]
lr = LinearRegression()\
        .setFeatureCols(colnames)\
        .setLabelCol("label")\
        .setPredictionCol("pred")
model = lr.fit(batchData)
model.transform(batchData).print()

Java 代码

import org.apache.flink.types.Row;

import com.alibaba.alink.operator.batch.BatchOperator;
import com.alibaba.alink.operator.batch.source.MemSourceBatchOp;
import com.alibaba.alink.pipeline.regression.LinearRegression;
import com.alibaba.alink.pipeline.regression.LinearRegressionModel;
import org.junit.Test;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class LinearRegressionTest {
	@Test
	public void testLinearRegression() throws Exception {
		List <Row> df = Arrays.asList(
			Row.of(2, 1, 1),
			Row.of(3, 2, 1),
			Row.of(4, 3, 2),
			Row.of(2, 4, 1),
			Row.of(2, 2, 1),
			Row.of(4, 3, 2),
			Row.of(1, 2, 1)
		);
		BatchOperator <?> batchData = new MemSourceBatchOp(df, "f0 int, f1 int, label int");
		String[] colnames = new String[] {"f0", "f1"};
		LinearRegression lr = new LinearRegression()
			.setFeatureCols(colnames)
			.setLabelCol("label")
			.setPredictionCol("pred");
		LinearRegressionModel model = lr.fit(batchData);
		model.transform(batchData).print();
	}
}

运行结果

f0	f1	label	pred
2	1	1	1.0000
3	2	1	1.4118
4	3	2	1.8235
2	4	1	1.1765
2	2	1	1.0588
4	3	2	1.8235
1	2	1	0.7059