投票法与bagging
投票法的思路
投票法是集成学习中常用的技巧，可以帮助我们提高模型的泛化能力，减少模型的错误率。举个例子，在航空航天领域，每个零件发出的电信号都对航空器的成功发射起到重要作用。如果我们有一个二进制形式的信号： 11101100100111001011011011011
在传输过程中第二位发生了翻转 10101100100111001011011011011
这导致的结果可能是致命的。一个常用的纠错方法是重复多次发送数据，并以少数服从多数的方法确定正确的传输数据。一般情况下，错误总是发生在局部，因此融合多个数据是降低误差的一个好方法，这就是投票法的基本思路。
- 对于回归模型来说，投票法最终的预测结果是多个其他回归模型预测结果的平均值。
- 对于分类模型，硬投票法的预测结果是多个模型预测结果中出现次数最多的类别，软投票对各类预测结果的概率进行求和，最终选取概率之和最大的类标签。
投票法的原理分析
投票法是一种遵循少数服从多数原则的集成学习模型，通过多个模型的集成降低方差，从而提高模型的鲁棒性。在理想情况下，投票法的预测效果应当优于任何一个基模型的预测效果。
投票法在回归模型与分类模型上均可使用：
- 回归投票法：预测结果是所有模型预测结果的平均值。
- 分类投票法：预测结果是所有模型种出现最多的预测结果。
分类投票法又可以被划分为硬投票与软投票：
- 硬投票：预测结果是所有投票结果最多出现的类。
- 软投票：预测结果是所有投票结果中概率加和最大的类。
在投票法中，我们还需要考虑到不同的基模型可能产生的影响。理论上，基模型可以是任何已被训练好的模型。但在实际应用上，想要投票法产生较好的结果，需要满足两个条件：
- 基模型之间的效果不能差别过大。当某个基模型相对于其他基模型效果过差时，该模型很可能成为噪声。
- 基模型之间应该有较小的同质性。例如在基模型预测效果近似的情况下，基于树模型与线性模型的投票，往往优于两个树模型或两个线性模型。
当投票合集中使用的模型能预测出清晰的类别标签时，适合使用硬投票。当投票集合中使用的模型能预测类别的概率时，适合使用软投票。软投票同样可以用于那些本身并不预测类成员概率的模型，只要他们可以输出类似于概率的预测分数值（例如支持向量机、k-最近邻和决策树）。
投票法的局限性在于，它对所有模型的处理是一样的，这意味着所有模型对预测的贡献是一样的。如果一些模型在某些情况下很好，而在其他情况下很差，这是使用投票法时需要考虑到的一个问题。
bagging的思路
与投票法不同的是，Bagging不仅仅集成模型最后的预测结果，同时采用一定策略来影响基模型训练，保证基模型可以服从一定的假设。在上一章中我们提到，希望各个模型之间具有较大的差异性，而在实际操作中的模型却往往是同质的，因此一个简单的思路是通过不同的采样增加模型的差异性。
Bagging就是"Bootstrap aggregating（有放回采样的集成）"的缩写。Bagging是集成学习的一种，可提高用于统计分类回归的机器学习算法的稳定性和精度，也可以减小方差，有助于防止过拟合。虽然Bagging常使用决策树（即随机森林），但是也可用于任何方法，如朴素贝叶斯等。Bagging是模型平均方法（model averaging approach）的特例。
Bagging能防止噪声影响，是因为它的样本是有放回采样，这样子一些特例就很可能不会被采集到，即使采集到，也因为投票而被否决。这样就从样本上防止了过拟合。
Bagging样本的权值是一样的，各分类器的权值也都相等（即一人一票）。
bagging原理分析
Bagging的核心在于自助采样(bootstrap)这一概念，即有放回的从数据集中进行采样，也就是说，同样的一个样本可能被多次进行采样。一个自助采样的小例子是我们希望估计全国所有人口年龄的平均值，那么我们可以在全国所有人口中随机抽取不同的集合（这些集合可能存在交集），计算每个集合的平均值，然后将所有平均值的均值作为估计值。
首先我们随机取出一个样本放入采样集合中，再把这个样本放回初始数据集，重复K次采样，最终我们可以获得一个大小为K的样本集合。同样的方法， 我们可以采样出T个含K个样本的采样集合，然后基于每个采样集合训练出一个基学习器，再将这些基学习器进行结合，这就是Bagging的基本流程。
对回归问题的预测是通过预测取平均值来进行的。对于分类问题的预测是通过对预测取多数票预测来进行的。Bagging方法之所以有效，是因为每个模型都是在略微不同的训练数据集上拟合完成的，这又使得每个基模型之间存在略微的差异，使每个基模型拥有略微不同的训练能力。
Bagging同样是一种降低方差的技术，因此它在不剪枝决策树、神经网络等易受样本扰动的学习器上效果更加明显。在实际的使用中，加入列采样的Bagging技术对高维小样本往往有神奇的效果。