面试问题总结

XgBoost 

1. 从哪几个方面实现并行化

答:在特征粒度上实现并行。迭代开始前对所有候选特征进行一次预排序,以column block的结构(feature value-gradient for each example)存储,节点分裂式可以直接用索引得到梯度信息。

2. 如何确定树的颗数,以及单颗树的深度

答:xgboost有一个非常有用的cv函数可以用于交叉验证并能返回最终的最优树的数目

单颗树深度可以通过max_depth或min_child_weight控制

4. 为什么不需要做归一化处理,什么样的模型需要归一化处理

答:XgBoost的基分类器是CART树,树模型是通过特征值排序后来寻找最佳分割点,而归一化只起到缩放作用,不影响排序结果。

一般来说,模型求解过程需要用到梯度下降算法的,输入都要归一化,当不同维度的特征量纲差距较大时,损失函数的等高线是椭圆,不利于梯度下降寻找最小点,迭代次数较多。

4. 和GBDT的区别

答:从代价函数的展开、特征并行化、控制过拟合、可选基分类器、缺失值处理等角度来讲

5. 单颗树有几种分裂方式,是如何寻找最优切割点的,生成每颗树的伪代码

答:两种,精确方法和近似方法。精确方法会遍历在每个特征上遍历所有特征值计算最优分割点,近似算法使用分位数的思想,利用每个样本的二阶导数和来确定分位点。

6. XgBoost各个参数(alpha、lambda、gamma)的意义

7. 如何确保特征之前没有强共线性,Xgboost能消除特征共线性吗,为什么能。

答:可以简单的从模型的稳定性角度来检验。

模型建好后 ,可以用不同的测试样本验证模型效果,如果评估指标有较大波动,说明不稳定;或者做cross_validation,如果重要特征重合度不高,也说明不稳定。

Xgboost一定程度上可以消除共线性,因为代价函数里包含了类似Ridge Regression的二阶正则项,约束了叶节点权重值大小,保证权重方差不会过大,并且惩罚稀疏越高,共线性的影响也越小。

LSTM

1. 假设样本输入维度为M,隐藏层有H个cell,LSTM有多少个参数

    LSTM在时间维度上学习的参数是什么

    分别写出输入门、输出门、遗忘门、细胞状态的计算公式

答:显式的讲,学习的是三个门(sigmoid)流入、流出信息的比例,其实根据各个门及cell_state的计算公式:

i_t=\sigma (W_i[h_{t-1},x_t]+b_i)

o_t=\sigma (W_o[h_{t-1},x_t]+b_o)

f_t=\sigma (W_f[h_{t-1},x_t]+b_f)

\tilde{C}_t=tanh(W_c[h_{t-1},x_t]+b_c)

C_t则是由i_t\tilde{C}_t 共同决定的:C_t=i_t \odot \tilde{C}_t+f_t\odot C_{t-1}

h_t=o_t\odot tanh(C_t)

学习的是四个门控单元中的参数矩阵,因此每个细胞单元中会有4*(||W||+||b||)

3. LSTM相对于RNN有哪些改进,是怎么改进的

答:从梯度消失和梯度爆炸的角度解释。

5 LSTM的输入形式是什么样的

[n_batches, n_steps, n_input] 

神经网络

1. batch normalization的作用

    每个batch的的数据训练完毕后,参数就会更新一次,导致每个batch数据分布也随之改变,

这样每次迭代网络拟合的都是不同分布的数据

    针对每一batch的样本,在网络的每一层输入之前增加归一化操作,将所有批数据强制统一在同一分布下,从而增加了模型的泛化能力(不受数据分布限制)。但归一化后的数据整体处于激活函数sigmoid的非饱和区域,相当于线性变换,破坏了之前学习到的特征分布,因此又引入了两个可学习参数\gamma,\beta分别表示输入数据的偏差和方差,y^k=\gamma^k\hat{x}^k+\beta^k ,用于恢复原来的数据分布。

2. dropout为什么能解决过拟合问题

    dropout作用于每份小批量数据上,每次迭代都已一定的概率p随机丢弃一部分神经元,相当于每次迭代都在训练不同的网络。drop可以看成轻量级bagging集成近似,能够实现指数级数量神经网络的训练和测试。

    对于N个节点的网络,每个节点都有两种可能(丢弃或加入),由组合的思想,加入了dropout的网络可以看成是2^N个子网络的集成。

3. 梯度消失和梯度爆炸的原因

    梯度消失的原因:

    激活函数选择sigmoid或tanh时,由于两者的函数域分别在[0,1]和[-1,1]之间

    根据反向传播推导公式\delta ^l=\delta^{l+1} \cdot \frac {\partial z^{l+1}}{\partial z^l},以及 \frac {\partial z^{l+1}}{\partial z^l}=\sigma^{(1)}(z^l) \cdot w^l

    可知,当神经网络过深时,    \delta^l会趋近于0

    改进方法是引入ReLU系激活函数。

    梯度爆炸的原因:

     同样的道理,但不是非常难解的问题 ,只需要梯度裁剪或后优化算法即可。

4.             

Random Forest

1. RF如何评估重要特征

Decrease GINI和Decrease accuracy 

后者详细方法:

对于随机森林中的一颗决策树,其训练数据集是使用Bagging方法得到的,即套袋法,还有大约1/3的袋外数据我们可以用它进行特征重要性的度量,假设针对某个特征X,我们利用套袋法建立了一颗决策树T,然后用T对袋外数据TOOB进行分类检测,得到其正确分类的个数XT,然后对袋外数据的特征X进行“随机扰乱”,对特征X的取值赋予随机取的新数值,这时再用T对袋外数据TOOB'进行分类检测,得到正确分类数XT',这时对于T来说,特征X的重要性D=|XT' - XT|,我们对随机森林中共N颗决策树做相同操作,可以得到N个特征X的重要性,取其均值作为X的重要性度量,即D(X) = (D1+D2+......+DN)/N,其中Di = |XT'i - XTi|(i=1,2,3,....,N)。

2. 

特征工程

1. 特征选择的目的:

当样本和特征的比例小于一定阈值时,需要减少特征数量、降维,使模型泛化能力更强,减少过拟合;另外就是加强对特征和特征值的理解

2. 特征选择的方法:

Filter:从卡方检验(离散变量)、互信息、相关性(连续变量)、熵、方差等角度去选择,一般都是在特征值和Label之间计算。

Wrapper:通过评价指标(AUC等)的来决定是否加入一个变量子集,不推荐,工程量大

Embedding:利用树模型或L1正则、LR权重向量选择重要特征

除了以上三种方法,还可以从样本子集(训练集和测试集)稳定性等角度考虑。

3. 数据预处理从哪几个方面进行

    ① 缺失值填充

        首先,如果缺失值太多的话,倾向于直接去掉该特征。

        对于连续值:可以用均值、中位数、最大最小值等,对于离散值:一般用众数

    ② 归一化、标准化(参数优化过程使用随机梯度下降方法的模型)

    ③ 二值化、连续特征离散化(对于线性回归、LR、决策树这种模型来讲)

 4. 特征比数据量还大时,选择什么样的分类器?

    线性分类器,特征维度高意味着样本在特征空间中分布比较稀疏,容易找到线性决策边界 

5. 给你一个有1000列和1百万行的训练数据集。这个数据集是基于分类问题的。

    分别从样本、特征、模型复杂度的角度去考虑。尽量选择线性模型。 

建模相关

1. AUC的物理意义

AUC反应的是分类器对样本的排序能力。根据这个解释,如果我们完全随机的对样本分类,那么AUC应该接近0.5。另外值得注意的是,AUC对样本类别是否均衡并不敏感,这也是不均衡样本通常用AUC评价分类器性能的一个原因。

2. 你会在时间序列数据集上使用什么交叉验证技术?是用k倍或LOOCV?

都不能用,这两种方法会破坏时间趋势,用过去几年的数据验证模型显然是不对的,可以采用如下所示的5倍正向链接策略:

fold 1 : training [1], test [2]

fold 2 : training [1 2], test [3]

fold 3 : training [1 2 3], test [4]

fold 4 : training [1 2 3 4], test [5]

fold 5 : training [1 2 3 4 5], test [6]

3. 

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