1.问题描述

使用XGBoost中的plot_importance绘制特征重要性图时，纵坐标并不是特征名，而是f0、f1、f2、f3、f4、f5…fn等一系列符号。

2.问题结果

成功解决将XGBoost中plot_importance绘图时出现的f0、f1、f2、f3、f4、f5等改为对应特征的字段名。

3.解决方案

3.1 项目描述

使用XGBoost模型训练sklearn中的乳腺癌数据（二分类，这篇文章中，介绍过此数据集：【ML】机器学习数据集：sklearn中分类数据集介绍），对训练后的模型中的特征重要性进行排序，即可视化模型中的特征重要性。

3.2 项目初始代码

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Thu Sep 29 13:47:06 2022

@author: augustqi
"""

# 导入需要的包
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn import datasets
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.metrics import roc_auc_score, accuracy_score, auc, recall_score, precision_score, f1_score
from sklearn.metrics import roc_curve, precision_recall_curve, average_precision_score
from xgboost import XGBClassifier
from xgboost import plot_importance


# 加载数据集，这里直接使用datasets包里面的乳腺癌分类数据（二分类）
cancer = datasets.load_breast_cancer()

X = cancer.data
y = cancer.target

# 输出数据集的形状，该数据集里面有569个样本，每个样本有30个特征(569, 30)
print(X.shape)
# 输出标签的个数为 569
print(y.shape)

# 使用train_test_split()函数对训练集和测试集进行划分，第一个参数是数据集特征，第二个参数是标签，第三个为测试集占总样本的百分比
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size = 0.3, random_state = 6)

# 使用XGBoost进行训练
model = XGBClassifier()
model.fit(x_train,y_train)

# 绘制重要性曲线, max_num_feature参数设置输出前30重要的特征,【数据集中共有30个特征】
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10,8))
plot_importance(model, max_num_features=30, ax=ax)
plt.savefig("demo_plot_importance.png", dpi=600)
plt.show()

# 类别值
y_pred = model.predict(x_test)

# 输出ACC的值
acc = accuracy_score(y_test, y_pred)
print("acc:", acc)
# 输出recall值
re = recall_score(y_test, y_pred)
print("recall:", re)
# 输出precision
pre = precision_score(y_test, y_pred)
print("precision:", pre)
# 输出f1 score
f1 = f1_score(y_test, y_pred)
print("f1 score:", f1)

# 概率得分
y_score = model.predict_proba(x_test)[:,1]

# 直接计算auc的值
auc_1 = roc_auc_score(y_test, y_score)
print("auc_1:", auc_1)

# 绘制ROC曲线
fpr, tpr, thresholds_roc = roc_curve(y_test, y_score)
# 间接计算auc的值
auc_2 = auc(fpr, tpr) 
print("auc_2:", auc_2)

# 间接计算auc的值的好处，就是可以知道fpr和tpr，绘制曲线
plt.plot(fpr,tpr,'r--', label='auc=%0.4f'%auc_2)
plt.title("ROC Curve")
plt.legend()
plt.savefig("demo_roc.png",dpi=600)
plt.show()

# 绘制PR曲线
precision, recall, thresholds_pr = precision_recall_curve(y_test, y_score)
aupr = auc(recall, precision)
print("aupr:", aupr)
plt.plot(recall, precision, 'g--', label='aupr=%0.4f'%aupr)
plt.title("PR Curve")
plt.legend()
plt.savefig("demo_pr.png",dpi=600)
plt.show()

测试集上的一些统计指标：

ROC曲线:

PR曲线：

特征重要性图：

我们主要看特征重要性图（其他图和统计指标，是我附带送给各位的，不是本文的重点，嘿嘿），输入到XGBoost模型训练的数据共有30维，即30个特征，哪这30个特征分别对模型的影响是多少呢？请往下看。

随着科学技术的发展，机器学习这个黑盒子也在被慢慢打开，XGBoost中提供了一个plot_importance函数用于绘制特征的重要性。从特征重要性图可以看到f0、f1、f2、f3…f29，这些符号对应数据集中的30个特征，但是我们如何将纵坐标的这些符号换成对应的特征名呢？从而可以更直观看到特征的重要性。

我们只需在初始的项目代码中加入：

feature_names = cancer.feature_names
feature_names = list(feature_names)

model.get_booster().feature_names = feature_names

然后绘制具有特征名的特征重要性图：

大功告成，f0、f1、f2、f3…f29成功和数据集中的特征名对应起来了，可以看到worst texture（f21）特征对模型的影响最大。

3.3 项目最终代码

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Thu Sep 29 13:47:06 2022

@author: augustqi
"""


# 导入需要的包
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn import datasets
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.metrics import roc_auc_score, accuracy_score, auc, recall_score, precision_score, f1_score
from sklearn.metrics import roc_curve, precision_recall_curve, average_precision_score
from xgboost import XGBClassifier
from xgboost import plot_importance


# 加载数据集，这里直接使用datasets包里面的乳腺癌分类数据（二分类）
cancer = datasets.load_breast_cancer()

X = cancer.data
y = cancer.target
feature_names = cancer.feature_names
feature_names = list(feature_names)

# 输出数据集的形状，该数据集里面有569个样本，每个样本有30个特征(569, 30)
print(X.shape)
# 输出标签的个数为 569
print(y.shape)

# 使用train_test_split()函数对训练集和测试集进行划分，第一个参数是数据集特征，第二个参数是标签，第三个为测试集占总样本的百分比
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size = 0.3, random_state = 6)

# 使用XGBoost进行训练
model = XGBClassifier()
model.fit(x_train,y_train)

model.get_booster().feature_names = feature_names

# 绘制重要性曲线, max_num_feature参数设置输出前30重要的特征,【数据集中共有30个特征】
fig, ax = plt.subplots(figsize=(16,10))
plot_importance(model, max_num_features=30, ax=ax)
plt.savefig("demo_plot_importance.png", dpi=600)
plt.show()

# 类别值
y_pred = model.predict(x_test)

# 输出ACC的值
acc = accuracy_score(y_test, y_pred)
print("acc:", acc)
# 输出recall值
re = recall_score(y_test, y_pred)
print("recall:", re)
# 输出precision
pre = precision_score(y_test, y_pred)
print("precision:", pre)
# 输出f1 score
f1 = f1_score(y_test, y_pred)
print("f1 score:", f1)

# 概率得分
y_score = model.predict_proba(x_test)[:,1]

# 直接计算auc的值
auc_1 = roc_auc_score(y_test, y_score)
print("auc_1:", auc_1)

# 绘制ROC曲线
fpr, tpr, thresholds_roc = roc_curve(y_test, y_score)
# 间接计算auc的值
auc_2 = auc(fpr, tpr) 
print("auc_2:", auc_2)

# 间接计算auc的值的好处，就是可以知道fpr和tpr，绘制曲线
plt.plot(fpr,tpr,'r--', label='auc=%0.4f'%auc_2)
plt.title("ROC Curve")
plt.legend()
plt.savefig("demo_roc.png",dpi=600)
plt.show()

# 绘制PR曲线
precision, recall, thresholds_pr = precision_recall_curve(y_test, y_score)
aupr = auc(recall, precision)
print("aupr:", aupr)
plt.plot(recall, precision, 'g--', label='aupr=%0.4f'%aupr)
plt.title("PR Curve")
plt.legend()
plt.savefig("demo_pr.png",dpi=600)
plt.show()

本篇博文，首发在AIexplore微信公众号，内容总体相同，均为原创，特此申明。

参考资料

[1] https://www.cnblogs.com/hellojiaojiao/p/10755878.html
[2] https://zhuanlan.zhihu.com/p/361214293
[3] https://www.lmlphp.com/user/16834/article/item/504015/
[4] https://stackoverflow.com/questions/46943314/xgboost-plot-importance-doesnt-show-feature-names