人工智能学习：机器学习相关面试题（一）

1、 机器学习中特征的理解

def: 特征选择和降维

特征选择：原有特征选择出子集 ，不改变原来的特征空间

降维：将原有的特征重组成为包含信息更多的特征， 改变了原有的特征空间降维的主要方法

        Principal Component Analysis (主成分分析)

        Singular Value Decomposition (奇异值分解)

特征选择的方法

        Filter 方法 ：卡方检验、信息增益、相关系数

        Wrapper 方法 ：其主要思想是：将子集的选择看作是一个搜索寻优问题 ，生成不同的组合 ，对组合进行评价 ，再与其他的组合进行比较。这样就将子集的选择看作是一个是一个优化问题 ，这里有很多的优化算法可以解决 ，尤其是一些启发式的优化算法 ，如  GA， PSO， DE ，ABC 等 ，详见“优化算法 ——  人工蜂群算法  (ABC)”，“优化算法  ——  粒子群算法  (PSO)”。

        Embedded 方法 ：其主要思想是 ：在模型既定的情况下学习出对提高模型准确性最好的属性。这句话并不是很好理解 ，其实是讲在确定模型的过程中 ，挑选出那些对模型的训练有重要意义的属性。

        主要方法 ：正则化。 岭回归就是在基本线性回归的过程中加入了正则项。

2、机器学习中 ，有哪些特征工程方法？

数据和特征决定了机器学习的上限， 而 模型和算法只是逼近这个上限而 已

（1）计算每— 个特征与相应变量的相关性： 工 程上常用 的手 段有计算皮 尔逊系数和互信息系数， 皮 尔逊系数只能衡量线性相关性而 互信息系数能够很好地度量各种相关性，但是计算相对复杂— 些，好在很多toolkit里 边都包含了这个工 具（如  sklearn的MINE） ，得到相关性之后就可以排序选择特征了；

（2）构建单个特征的模型 ，通过模型的准确性为特征排序 ，借此来选择特征；

（3）通过L1正则项来选择特征： L1正则方 法具有稀疏解的特性， 因此天然具备特征选择的特性 ，但是要注意，L1没有选到的特征不代表不重要，原因是两个具有高 相关性的特征可能只保留了— 个，如果要确定哪个特征重要应再通过L2正则方 法交叉检验*；

（4）训练能够对特征打分的预选模型：RandomForest和Logistic Regression等都能对模型的特征打分，通过打分获得相关性后再训练最终模型；

（5）通过特征组合后再来选择特征 ：如对用 户id和用 户特征最组合来获得较大 的特征集再来选择特征 ，这种做法在推荐系统和广 告系统中比 较常见 ，这也是所谓亿级甚至 十 亿级特征的主要来源 ，原因是用 户数据比 较稀疏 ，组合特征能够同时兼顾全局模型和个性化模型 ，这个问题有机会可以展开讲。

（6）通过深度学习来进行 特征选择： 目 前这种手 段正在随着深度学习的流行而 成为— 种手 段 ，尤其是在计算机视觉领域 ，原因是深度学习具有自 动学习特征的能力 ，这也是深度学习又 叫unsupervised feature

        learning的原因。从深度学习模型中选择某— 神经层的特征后就可以用 来进行 最终目 标模型的训练了。

3、机器学习中的正负样本

        在分类问题中 ，这个问题相对好理解— 点， 比 如人 脸识别中的例子 ，正样本很好理解 ，就是人 脸的图片 ，

        负样本的选取就与问题场景相关 ，具体而 言 ，如果你要进行 教室中学生 的人 脸识别 ，那么负样本就是教室的窗子 、墙等等 ，也就是 说 ，不能是与你要研究的问题毫不相关的乱七八 糟的场景图片 ，这样的负样本并没有意义。负样本可以根据背景生 成，

        有时候不需要寻找额外的负样本。— 般3000-10000的正样本需要5，000,000-100,000,000的负样本来学习，在互金 领域— 般在入 模前将正负比 例通过采样的方 法调整到3）1-5:1。

4、线性分类器与非线性分类器的区别及优劣

区别：所谓线性分类器即用 — 个超平面 将正负样本分离开 ，表达式为   y =wx    。这里 强调的是平面 。

        而非 线性的分类界面 没有这个限制，可以是曲面 ，多个超平面 的组合等。典型的线性分类器有感知机，LDA，逻辑斯特回归， SVM（线性核）；

        典型的非 线性分类器有朴素贝 叶斯（有文 章说这个本质是线性的，http://dataunion.org/12344.html），kNN，决策树， SVM（ 非 线性核）

优缺点： 1.线性分类器判别简单、易实现、且需要的计算量和存储量小 。

        为解决比 较复杂的线性不可分样本分类问题 ，提出非 线性判别函数。超曲面 ， 非线性判别函数计算复杂，

        实际应用 上受到较大 的限制。在线性分类器的基础上， 用 分段线性分类器可以实现复杂的分类面 。解决问题比 较简便的方 法是采用 多个线性分界面 将它们分段连接， 用 分段线性判别划分去逼近分界的超曲面 。

        如果— 个问题是非 线性问题并且它的类边界不能够用 线性超平面 估计得很好 ，那么非 线性分类器通常会比线性分类器表现得更精准。如果— 个问题是线性的 ，那么最好使用 简单的线性分类器来处理。

5、如何解决过拟合问题

解释过拟合：

        模型在训练集表现好 ，在真实数据表现不好， 即模型的泛化能力 不够。从另外— 个方 面 来讲，模型在达到经验损失最小 的时候 ，模型复杂度较高 ，结构风 险没有达到最优。

解决：

        学习方 法上： 限制机器的学习 ，使机器学习特征时学得不那么彻底， 因此这样就可以降低机器学到局部特征和错误特征的几 率 ，使得识别正确率得到优化.

        数据上 ：要防止 过拟合 ，做好特征的选取。训练数据的选取也是很关键的， 良好的训练数据本身的局部特征应尽可能少， 噪声也尽可能小 .

6、L1和L2正则的区别，如何选择L1和L2正则

L0正则化的值是模型参数中非 零参数的个数。

        也就是如果我们使用 L0范数 ，即希望w的大 部分元素都是0. （ w是稀疏的）所以可以用 于ML中做稀疏编码，特征选择。通过最小 化L0范数 ，来寻找最少最优的稀疏特征项。但不幸的是， L0范数的最优化问题是— 个NP hard问题， 而 且理论上有证明， L1范数是L0范数的最优凸近似， 因此通常使用 L1范数来代替。

L1正则化表示各个参数绝对值之和。

        L1范数的解通常是稀疏性的 ，倾向于选择数目 较少的— 些非 常大 的值或者数目 较多的insignificant的小值。

        L2正则化标识各个参数的平方 的和的开方 值。

        L2范数越小 ，可以使得w的每个元素都很小 ，接近于0 ，但L1范数不同的是他不会让它等于0而 是接近于0.