搭建金融信貸風(fēng)控中的機器學(xué)習(xí)模型-(4)特征分箱與編碼

? ? ? ? 風(fēng)控建模常用邏輯回歸模型岸军,模型的特征必須是數(shù)值型特征肖抱,因此需要對類別型特征進行編碼备典;此外异旧,為了獲得模型的穩(wěn)定性意述,建模時需要對數(shù)值型特征進行分箱處理。最終,對進入模型的特征還要做單變量與多變量分析荤崇。

1.分箱簡述

分箱的定義:1)對于數(shù)值型變量拌屏,將取值范圍分為幾個有限的分段,例如將收入分為<5k,510k,1020k,>20k等术荤;2)對于類別型變量倚喂,如果取值很多,將 其合并為較少的幾個分段瓣戚。
分箱原因:1)評分結(jié)果需要穩(wěn)定性端圈,當(dāng)樣本數(shù)值型變量發(fā)生較小波動,評分結(jié)果不應(yīng)發(fā)生改變子库;2)對于類別型變量舱权,當(dāng)取值很多時,如果不分箱會發(fā)生變量膨脹仑嗅,例如宴倍,對31個省份編碼,獨熱編碼會有31個變量仓技,dummy編碼也會有30個變量鸵贬。
分箱要求:1)取值較少的類別型變量不需要分箱;2)分箱結(jié)果需要有序性脖捻;3)分箱的平衡性阔逼;占比最小的箱數(shù)據(jù)不低于5%;4)分箱的單調(diào)性:在要求較嚴(yán)格的情況下地沮,每箱的壞樣本率與箱呈單調(diào)關(guān)系颜价;當(dāng)非單調(diào)時,需要與前箱或后箱合并诉濒,選擇前或后有兩種方案:一是選擇合并后卡方值小的方案周伦;二是選擇合并后更加均勻的方案,均勻程度的衡量方式為:balance=\sum_i(p_i)^2,其中p_i為每箱樣本占比未荒,值越小越均勻5)分箱的個數(shù)专挪,通常分箱后,箱的個數(shù)不能太多片排,一般5~7個;5)特殊值作為一箱寨腔,但不參與單調(diào)性比較,若特殊值的分箱樣本占比低于5%率寡,則與第一箱或最后一箱合并迫卢。
分箱的優(yōu)缺點優(yōu)點:1)比較穩(wěn)定,原始變量在一定范圍內(nèi)波動冶共,不會影響結(jié)果乾蛤;2)可以處理缺失值每界,將缺失值作為特殊取值;3)異常值處理家卖,可以與其他取值合并為一箱眨层;4)無需歸一化,數(shù)值型變量變?yōu)轭悇e型上荡,沒有尺度的差異趴樱。缺點:1)有一定信息的丟失;2)需要編碼酪捡,分箱后是類別型叁征,需要進行數(shù)值編碼。

2.分箱方法

分箱的初衷將相似度高的樣本分為一組逛薇。無監(jiān)督分箱考慮的是特征分布相似度航揉;有監(jiān)督分箱考慮的是特征業(yè)務(wù)含義相似度。

  • 有監(jiān)督:卡方分箱金刁,決策樹分箱
    優(yōu)點:與目標(biāo)變量結(jié)合帅涂,最大程度將目標(biāo)變量的信息反映在特征中
    缺點:計算量大
  • 無監(jiān)督:等頻、等距尤蛮、聚類
    優(yōu)點:計算簡單
    缺點:合理性得不到保證媳友;不能充分利用目標(biāo)變量的信息
    卡方分箱
    ? ? ? ? 在有監(jiān)督的分箱中,卡方分箱是一種常用的方法产捞,它以卡方分布和卡方值為基礎(chǔ)醇锚,判斷某個因素是否會影響目標(biāo)變量∨髁伲卡方檢驗的無效假設(shè)H0是:觀察頻數(shù)與期望頻數(shù)沒有差別焊唬,即該因素不會影響目標(biāo)變量】纯浚基于該假設(shè)計算卡方值赶促,它表示觀察值與理論值之間的偏離程度,根據(jù)卡方值與自由度確定獲得當(dāng)前取值及更極端取值的概率P挟炬,如果P值很小鸥滨,則拒絕原假設(shè)。
    卡方值計算:\chi ^{2}=\sum_{i=1}^{j=m}\sum_{j=1}^{j=k}\frac{(A_{ij}-E_{ij})^{2}}{E_{ij}}
    m為因素取值個數(shù)
    A_{ij}為第ij類別的觀測頻數(shù)
    E_{ij}為第ij類別的理論頻數(shù)
    ? ? ? ? 卡方分箱是采用自下向上不斷合并的方法完成分箱谤祖。在每一步合并的步驟中婿滓,依靠最小的卡方值尋找最優(yōu)的合并項。其核心思想是粥喜,如果兩個區(qū)間可以被合并凸主,那么這兩個壞樣本需要最接近的分布,進而意味著兩個區(qū)間的卡方值是最小的额湘,具體步驟為:
    (1)將數(shù)值變量A排序后分成區(qū)間較多的若干組卿吐;
    (2)計算相鄰區(qū)間合并后的卡方值旁舰;
    (3)將卡方值最小的相鄰兩區(qū)間合并;
    (4)不斷重復(fù)2,3步但两,直至終止條件。終止條件:1)最小卡方值的p值超過0.1或者0.05供置;2)區(qū)間數(shù)達(dá)到指定數(shù)目谨湘。在開發(fā)評分卡模型時,還需滿足以下兩個條件:1)每箱的壞樣本率單調(diào)芥丧,如果非單調(diào)性有一定的業(yè)務(wù)含義紧阔,可以保留U型或倒U型的壞樣本率分布;2)每箱都有好樣本和壞樣本续担,為了后續(xù)計算WOE值擅耽。
    以上的分箱是對于數(shù)值型變量。對于無序類別型變量物遇,比如省份乖仇,需要對變量進行數(shù)值編碼,常用壞樣本率編碼編碼后排序询兴、分箱乃沙;對于有序類別型變量,比如學(xué)歷诗舰,可以排序后分箱警儒。
    卡方分箱優(yōu)缺點:優(yōu)點:1)解釋性強,以卡方檢驗為原理眶根,具有很強的統(tǒng)計意義蜀铲,可以解決多分類場景{非違約,輕度違約属百,重度違約}的分箱记劝;缺點:計算量大。

3.WOE編碼

? ? ? ? 編碼是一種數(shù)值代替非數(shù)值的操作族扰,目的是為了讓模型對其進行數(shù)學(xué)運算隆夯。
i箱WOE值的計算公式:WOE_i=ln(\frac{G_i/G}{B_i/B})=ln(\frac{G_i}{B_i})-ln(\frac{G}{B})=ln(\frac{G_i}{G})-ln(\frac{B_i}{B})其中。G_i表示第i箱好樣本數(shù)别伏,G是全部好樣本數(shù)蹄衷。
優(yōu)缺點:優(yōu)點:1)提高模型性能,具有業(yè)務(wù)意義厘肮,比如大于0時愧口,表示該箱的好壞比大于整體樣本好壞比;2)統(tǒng)一變量的尺度类茂,一般介于-4~4之間耍属;3)分層抽樣后WOE不變托嚣。缺點:1)對于多類別變量無效。

4.特征信息值IV

? ? ? ? IV可以衡量變量的重要性厚骗,進而篩選重要的特征示启。
IV計算公式:IV=\sum_i(\frac{G_i}{G}-\frac{B_i}{B})*WOE_i
IV值是非負(fù)的;woe反映的是每箱中好壞比相對全體樣本好壞比的超出领舰,而IV反映的是這種超出的顯著性夫嗓。需要注意:1)IV越大,特征越重要冲秽,但不宜過大舍咖,否則有過擬合的風(fēng)險;2)IV計算同樣要求每箱要有好壞樣本锉桑;3)不僅與特征重要度有關(guān)排霉,同時與分箱方式有關(guān),分箱越細(xì)民轴,IV越大攻柠。

5.單變量分析(Single Factor Analysis)

1.特征重要性
IV>=0.2,有較高重要性
IV介于0.1~0.2后裸,有較弱重要性
IV<0.1辙诞,幾乎無重要性
2.穩(wěn)定性
通常使用PSI指標(biāo)
3.覆蓋率
篩除掉覆蓋率較低的樣本

6.多變量分析(Multi Factor Analysis)

完成單變量分析后,需要對變量的整體性做把控轻抱,進一步縮減變量規(guī)模飞涂,形成全局更優(yōu)的變量體系。

  • 兩兩線性相關(guān)性祈搜,較多的相關(guān)性會造成信息冗余较店,同時增加模型開發(fā)、部署與維護的負(fù)擔(dān)容燕。通常使用相關(guān)性矩陣檢驗相關(guān)性
  • 多重共線性梁呈。多重共線性是指某一變量,與其他變量的線性組合存在較強的線性相關(guān)性蘸秘。多重共線性通常使用方差膨脹因子(VIF)衡量官卡,其計算公式為:
    VIF(f_i|f_1,f_2,...,f_j)=\frac{1}{1-R^2},其中R^2f_1,f_2,...,f_jf_i的線性回歸的決定系數(shù)。一般當(dāng)VIF>10時醋虏,表示存在多重共線性寻咒。

(如有不同見解,望不吝指教>苯馈C亍)

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