预测模型及超参数：3.集成学习：[1]LightGBM

        想象你是一位乐队指挥，你的任务是协调乐队中的每位音乐家，以演奏出一场完美的音乐会。每位音乐家（即决策树）擅长不同的乐器或乐章。在指挥过程中，你通过调节各位音乐家演奏的强度（模型参数），让他们共同合作，最终演绎出一场精彩的音乐会。LightGBM 就像这位指挥，通过调节各个“音乐家”（决策树）的表现，合力预测数值型数据。

        LightGBM 是一种基于梯度提升的算法，它通过构建多个决策树来进行回归任务。它的优势在于速度快、内存占用低，尤其适合于处理大型数据集和高维度数据，以下是该模型中所有参数的详细解释：

1. learning_rate（学习率）

• 作用：控制每棵树对整体模型的贡献程度。
• 通俗解释：
  • 想象乐队每位音乐家的演奏音量。learning_rate 就是你控制每位音乐家音量大小的旋钮。较小的音量（较低的学习率）使得乐队演奏更加和谐，但需要更多的音乐家（决策树）来完成乐曲。较大的音量（较高的学习率）使得乐队演奏更快完成，但可能会错失乐曲中的细节。
• 取值范围：通常在 0.01 到 0.3 之间。

2. num_leaves（叶子节点数）

• 作用：决定树的复杂度，影响模型的学习能力。
• 通俗解释：
  • 每个音乐家（决策树）能演奏的乐章数。num_leaves 控制了每个音乐家能演奏的复杂程度。更多的叶子节点意味着更复杂的乐章，但可能导致过拟合。
• 取值范围：通常在 20 到 150 之间。

3. max_depth（最大深度）

• 作用：控制树的最大深度。通过限制深度来防止过拟合。
• 通俗解释：
  • 决定每位音乐家能演奏的段落复杂度。较短的乐章（较小的深度）使得演奏更简单化，避免复杂度过高导致混乱。
• 取值范围：一般在 3 到 12 之间。

4. min_data_in_leaf（叶子节点的最小数据量）

• 作用：控制每个叶子节点上的最小样本数量。
• 通俗解释：
  • 想象音乐家演奏的每个段落至少需要一定数量的音符（数据），min_data_in_leaf 确保每段演奏具有足够的信息量来避免被误解。
• 取值范围：一般在 1 到 100 之间。

5. min_sum_hessian_in_leaf（叶子节点的最小 Hessian 和）

• 作用：控制每个叶子节点的最小 Hessian 和，用于正则化。
• 通俗解释：
  • 这是对音乐家演奏中复杂和谐度的一个控制，确保每段演奏在乐理上的稳定性。
• 取值范围：一般在 1e-3 到 10.0 之间。

6. bagging_fraction（袋外采样比例）

• 作用：控制用于每棵树训练的数据比例。
• 通俗解释：
  • 想象在音乐彩排中，你不是每次都让所有音乐家参与，而是让一部分音乐家参与，bagging_fraction 控制了这种参与比例。
• 取值范围：0.5 到 1.0，通常设置为 0.8。

7. bagging_freq（袋外采样频率）

• 作用：控制执行袋外采样的频率。
• 通俗解释：
  • 指定乐队指挥在乐曲中更换不同音乐家的频率，例如每隔几段乐谱就更换一次。
• 取值范围：1 到 7，通常设置为 1。

8. feature_fraction（特征采样比例）

• 作用：控制每棵树使用的特征比例。
• 通俗解释：
  • 类似于每位音乐家在每次演奏中只关注一定比例的音符（特征），而不是所有音符，增加演奏的多样性。
• 取值范围：0.5 到 1.0，通常设置为 0.8。

9. lambda_l1（L1 正则化）

• 作用：对模型施加 L1 正则化，减少特征数量。
• 通俗解释：
  • 通过对某些音乐家演奏的音量进行抑制，保持乐队演奏的简洁性，避免不必要的复杂度。
• 取值范围：0.0 到 1.0。

10. lambda_l2（L2 正则化）

• 作用：对模型施加 L2 正则化，进一步减少特征复杂性。
• 通俗解释：
  • 这是对音乐家演奏音量的另一种控制，确保整体乐曲的和谐性。
• 取值范围：0.0 到 1.0。

11. device（计算设备）

• 作用：指定模型训练时使用的计算设备。
• 通俗解释：
  • 就像是乐队指挥是否使用电子设备辅助指挥。在当前代码中，使用 "cpu" 进行计算。
• 取值范围："cpu" 或 "gpu"。

总结：

参数名称	通俗解释	作用	取值范围
learning_rate	控制每位音乐家的演奏音量	控制模型的学习步伐	0.01 到 0.3
num_leaves	决定每位音乐家能演奏的乐章数	控制树的复杂度	20 到 150
max_depth	每位音乐家能演奏的段落复杂度	限制树的深度，防止过拟合	3 到 12
min_data_in_leaf	演奏每段乐章所需的最小音符数量	确保每段演奏的信息量	1 到 100
min_sum_hessian_in_leaf	控制演奏复杂度的和谐程度	正则化，确保演奏稳定性	1e-3 到 10.0
bagging_fraction	彩排中参与的音乐家比例	引入随机性，增加模型的多样性	0.5 到 1.0
bagging_freq	更换不同音乐家的频率	控制袋外采样频率	1 到 7
feature_fraction	每位音乐家关注的音符比例	控制每棵树使用的特征比例	0.5 到 1.0
lambda_l1	抑制某些音乐家演奏音量	L1 正则化，减少特征数量	0.0 到 1.0
lambda_l2	控制演奏音量的和谐性	L2 正则化，减少特征复杂性	0.0 到 1.0

相关参数的详细数学公式推导可看

LightGBM简易原理与超参数