金融时序预测Task05：建模预测

一、特征工程

1.重要性

数据挖掘二八法则，80%选取特征，20%模型融合。特征越好，模型的性能越出色，构建的模型越简单，模型的灵活性越强。

2.概念

基于数据分析与探索提取潜在有价值的特征。数据分析与探索-提取特征-分析与因变量关联以筛选有价值特征-特征组合。

3.几大步骤(数据分析与探索-观察数据特点以剔除无用特征-基于相关性分析与独立性分析剔除弱关联特征)

其一特征提取与特征组合：

1）箱型图分析

2）点线图分析

3）离线型特征重要性：可用于设计规则，易于模型拟合，xgboost，lightgbm，catboost等都以决策树为基模型，便于理解，便于做特征组合，在推荐系统等领域很常见。

4）建议的特征提取与组合方式，以理解问题为北京，做数据分析与探索，以时间序列问题为例，常见的特征类别包括统计量（最大值、最小值、中位数、峰度、偏度）、排序、分位数；以推荐系统为例，常见的特征类别包括用户特征、商品特征、行为特征（按时段统计）

其二特征处理-劣态优胜

1）劣态：剔除几乎无关的特征

2）处理自变量间的共线性，可通过特征组合处理；a与b存在共线性，保留a，构造ab

3）选取好的特征子集

劣汰后的特征集-特征重要性评估方法-排序后取交集

其三 特征重要性分析方法

1）Mean Variance Test

2）SHAP（SHAP Value为正，表明变量对预测值有促进作用；SHAP Value为负，表明变量对预测值有抑制作用；绝对值越大  =>  对预测影响越大）

3）Permutation Importance（Python包eli5，一个特征被处理为随机数后，若模型效果下降明显，则认为该特征重要）

二、建模预测

1.模型训练与验证

1.1模型训练、预测及线下验证

训练与预测流程主要为数据集划分及生成-训练模型-模型选择、参数调优-模型融合-线下验证-线上预测。

1）数据集划分，无时序的数据集：简单划分、交叉验证划分等；有时序的数据集：需考虑时序，nested交叉验证划分等

2）模型选择，依据在验证集上的效果选择，除了关注效果的均值，还要关注稳健性，还需考虑线上效果；可将线上效果视为一折数据。

3）参数调优，不建议将精力放在参数调优上；容易过拟合大体的设置参数即可，应将精力重点放在特征工程；其次是模型融合。

1.2常用的回归模型

1）多元回归模型

2）线性回归（可采用最小二乘或梯度下降等方法估计，当变量较多时，建议考虑添加LASSO等惩罚项）

3）决策树（变量选择条件1：为每个变量选择切分点，从而将变量作为节点分裂；变量选择条件2：在分裂后，依据相应分支内所有样本的因变量均值作为估计，并评估拟合误差；贪心策略：综合评价每个变量对上述两个条件的满足程度；CART回归树）

4）随机森林（集成学习之Bagging：随机选取样本、特征，常采用决策树作为基模型

并行集成策略，取所有树的输出均值）

5）梯度提升树（集成学习之Boosting：依据估计误差调整样本权重，常采用决策树作为基模型，串行集成策略）

1.Gradient Boosting Tree

2.Xgboost

里程碑，Gradient Boosting算法的高效实现，考虑了模型复杂度：在目标函数中添加了相关正则化项，拟合效果更佳：对损失函数采用二阶泰勒展开多线程，近年来，被广泛应用于比赛、公司业务

3.LightGBM

微软，更快的训练速度，更低的内存消耗，功能更全面，更新、维护好，将连续型变量离散化后，采用直方图形式获取相应统计量，寻求最优分割点（面试时常问）

4.Catboost

采用特殊的方式处理类别型特征（建模时需指定）使用了组合类别特征，基模型是对称树，运行速度较慢（与CPU版的Xgboost类似）

1.3模型参数

模型参数的设置，不建议将精力放在调参；黔驴技穷时再调参。仅需大体的设置主要参数即可

例如，Xgboost，learning_rate=0.1，nround=200，max_depth=6

1.4模型融合

主要策略：

1）加权：算数平均数、几何平均数、调和平均数等

2）Stacking：交叉验证；类似于深度学习

3）Blending：简单划分数据集；相当于只做Stacking的一折

4）模型平均（类似于加权集成策略，统计学领域的研究热点，线性模型的模型平均方法及理论已被研究得很好，S-AIC、S-BIC以及张新雨、梁华等方法）

5）时序方法/模型与机器学习的融合

作者：58506fd3fbed
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来源：简书
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最后

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