python解释模型库Shap实现机器学习模型输出可视化

Margaret ·

更新时间:2024-11-14

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安装所需的库

导入所需库

创建模型

创建可视化

1、Bar Plot

2、队列图

3、热图

4、瀑布图

5、力图

6、决策图

解释一个机器学习模型是一个困难的任务，因为我们不知道这个模型在那个黑匣子里是如何工作的。解释是必需的，这样我们可以选择最佳的模型，同时也使其健壮。

我们开始吧…

安装所需的库

使用pip安装Shap开始。下面给出的命令可以做到这一点。


pip install shap

导入所需库

在这一步中，我们将导入加载数据、创建模型和创建该模型的可视化所需的库。


df = pd.read_csv('/content/Diabetes.csv')
features = ['Pregnancies', 'Glucose','BloodPressure','SkinThickness','Insulin','BMI','DiabetesPedigreeFunction','Age']
Y = df['Outcome']
X =  df[features]
X_train, X_test, Y_train, Y_test = train_test_split(X, Y, test_size = 0.2, random_state = 1234)
xgb_model = xgb.XGBRegressor(random_state=42)
xgb_model.fit(X_train, Y_train)

创建模型

在这一步中，我们将创建机器学习模型。在本文中，我将创建一个XGBoost模型，但是你可以选择任何模型。我们将用于此模型的数据集是著名的糖尿病数据集，可从Kaggle下载。


df = pd.read_csv('/content/Diabetes.csv')
features = ['Pregnancies', 'Glucose','BloodPressure','SkinThickness','Insulin','BMI','DiabetesPedigreeFunction','Age']
Y = df['Outcome']
X =  df[features]
X_train, X_test, Y_train, Y_test = train_test_split(X, Y, test_size = 0.2, random_state = 1234)
xgb_model = xgb.XGBRegressor(random_state=42)
xgb_model.fit(X_train, Y_train)

创建可视化

现在我们将为shap创建解释程序，找出模型的shape值，并使用它们创建可视化效果。


explainer = shap.Explainer(xgb_model)
shap_values = explainer(X_test)

1、Bar Plot


shap.plots.bar(shap_values, max_display=10)

2、队列图


shap.plots.bar(shap_values.cohorts(2).abs.mean(0))

3、热图


shap.plots.heatmap(shap_values[1:100])

4、瀑布图


shap.plots.waterfall(shap_values[0]) # For the first observation

5、力图


shap.initjs()
explainer = shap.TreeExplainer(xgb_model)
shap_values = explainer.shap_values(X_test)
def p(j):
    return(shap.force_plot(explainer.expected_value, shap_values[j,:], X_test.iloc[j,:]))
p(0)

6、决策图


shap_values = explainer.shap_values(X_test)[1]
print("The expected value is ", expected_value)
print("The final prediction is ", xgb_model.predict(X_test)[1])
shap.decision_plot(expected_value, shap_values, X_test)