郭卫东 发表于 2023-4-13 03:26:51

Java语言在Spark3.2.4集群中使用Spark MLlib库完成XGboost算法

一、概述

XGBoost是一种基于决策树的集成学习算法,它在处理结构化数据方面表现优异。相比其他算法,XGBoost能够处理大量特征和样本,并且支持通过正则化控制模型的复杂度。XGBoost也可以自动进行特征选择并对缺失值进行处理。
二、代码实现步骤

1、导入相关库
import org.apache.spark.ml.Pipeline;
import org.apache.spark.ml.evaluation.RegressionEvaluator;
import org.apache.spark.ml.feature.VectorAssembler;
import org.apache.spark.ml.regression.{GBTRegressionModel, GBTRegressor};
import org.apache.spark.sql.DataFrame;
import org.apache.spark.sql.SparkSession;2、加载数据
SparkSession spark = SparkSession.builder().appName("XGBoost").master("local[*]").getOrCreate();
DataFrame data = spark.read().option("header", "true").option("inferSchema", "true").csv("data.csv");3、准备特征向量
String[] featureCols = data.columns();
featureCols = Arrays.copyOfRange(featureCols, 0, featureCols.length - 1);
VectorAssembler assembler = new VectorAssembler().setInputCols(featureCols).setOutputCol("features");
DataFrame inputData = assembler.transform(data).select("features", "output");
inputData.show(false);4、划分训练集和测试集
double[] weights = {0.7, 0.3};
DataFrame[] splitData = inputData.randomSplit(weights);
DataFrame train = splitData;
DataFrame test = splitData;5、定义XGBoost模型
GBTRegressor gbt = new GBTRegressor()
    .setLabelCol("output")
    .setFeaturesCol("features")
    .setMaxIter(100)
    .setStepSize(0.1)
    .setMaxDepth(6)
    .setLossType("squared")
    .setFeatureSubsetStrategy("auto");6、构建管道
Pipeline pipeline = new Pipeline().setStages(new PipelineStage[]{gbt});7、训练模型
GBTRegressionModel model = (GBTRegressionModel) pipeline.fit(train).stages();8、进行预测并评估模型
DataFrame predictions = model.transform(test);
predictions.show(false);

RegressionEvaluator evaluator = new RegressionEvaluator()
    .setMetricName("rmse")
    .setLabelCol("output")
    .setPredictionCol("prediction");

double rmse = evaluator.evaluate(predictions);
System.out.println("Root Mean Squared Error (RMSE) on test data = " + rmse);以上就是Java语言中基于SparkML的XGBoost算法实现的示例代码。需要注意的是,这里使用了GBTRegressor作为XGBoost的实现方式,但是也可以使用其他实现方式,例如XGBoostRegressor或者XGBoostClassification。
三、完整代码

import org.apache.spark.ml.Pipeline;
import org.apache.spark.ml.evaluation.RegressionEvaluator;
import org.apache.spark.ml.feature.VectorAssembler;
import org.apache.spark.ml.regression.{GBTRegressionModel, GBTRegressor};
import org.apache.spark.sql.DataFrame;
import org.apache.spark.sql.SparkSession;import java.util.Arrays;public class XGBoostExample {    public static void main(String[] args) {      SparkSession spark = SparkSession.builder().appName("XGBoost").master("local
[*]").getOrCreate();      // 加载数据      DataFrame data = spark.read().option("header", "true").option("inferSchema", "true").csv("data.csv");      data.printSchema();      data.show(false);      // 准备特征向量      String[] featureCols = data.columns();      featureCols = Arrays.copyOfRange(featureCols, 0, featureCols.length - 1);      VectorAssembler assembler = new VectorAssembler().setInputCols(featureCols).setOutputCol("features");      DataFrame inputData = assembler.transform(data).select("features", "output");      inputData.show(false);      // 划分训练集和测试集      double[] weights = {0.7, 0.3};      DataFrame[] splitData = inputData.randomSplit(weights);      DataFrame train = splitData;      DataFrame test = splitData;      // 定义XGBoost模型      GBTRegressor gbt = new GBTRegressor()                .setLabelCol("output")                .setFeaturesCol("features")                .setMaxIter(100)                .setStepSize(0.1)                .setMaxDepth(6)                .setLossType("squared")                .setFeatureSubsetStrategy("auto");      // 构建管道      Pipeline pipeline = new Pipeline().setStages(new PipelineStage[]{gbt});      // 训练模型      GBTRegressionModel model = (GBTRegressionModel) pipeline.fit(train).stages();      // 进行预测并评估模型      DataFrame predictions = model.transform(test);      predictions.show(false);      RegressionEvaluator evaluator = new RegressionEvaluator()                .setMetricName("rmse")                .setLabelCol("output")                .setPredictionCol("prediction");      double rmse = evaluator.evaluate(predictions);      System.out.println("Root Mean Squared Error (RMSE) on test data = " + rmse);      spark.stop();    }}在运行代码之前需要将数据文件data.csv放置到程序所在目录下,以便加载数据。另外,需要将代码中的相关路径和参数按照实际情况进行修改。 

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