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📙本文内容：介绍7种主要的采样方法，并给出python代码示例。
1.随机采样
python代码：
import random
sample = random.sample(population, k)解读：
random.sample()函数从population中随机选择k个元素作为样本，返回一个列表。其中population可以是一个序列、集合或其他可迭代对象，k为采样数量。
2.等距采样
python代码
import numpy as np
sample = np.linspace(start, stop, num)解读：
numpy.linspace()函数返回一个等距的样本数组，其中start和stop分别为样本的起始值和结束值，num为采样数量。
3.分层采样
python代码
from sklearn.model_selection import train_test_split
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, stratify=y)解读：
sklearn.model_selection中的train_test_split()函数可以进行分层采样，其中test_size为测试集占比，stratify参数指定分层变量，即按照y的分布进行采样。
4.重采样
python代码
from sklearn.utils import resample
sample = resample(data, n_samples=n)解读：
sklearn.utils中的resample()函数可以进行重采样，其中data为原始数据，n_samples为采样数量。
以上是常用的Python采样方法及其代码解读。
5.水塘采样(Reservoir sampling)
主要用于解决大数据流中的随机抽样问题，即：当内存有限，数据长度很大，甚至未知，那么如何从中随机选取k个数据，并且要求是等概率
水塘抽样的核心是，只遍历一次，每次都考虑一个问题：当前元素是否被选中，选中后替换之前选中的哪一个元素。
采样过程：集合中总元素个数为n，随机选取k个元素
step1.首先将前k个元素全部选取。
step2.对于第i个元素(i>k)，以概率k/i来决定是否保留该元素，如果保留该元素的话，则随机丢弃掉原有的k个元素中的一个(即原来某个元素被丢掉的概率是1/k)。
结果：每个元素被最终被选取的概率都是k/n。
python代码
假设我们必须从无限大的流中抽取 5 个对象，且每个元素被选中的概率都相等。
import randomdef generator(max):
number = 1
while number < max:
number += 1
yield number# Create as stream generator
stream = generator(10000)# Doing Reservoir Sampling from the stream
k=5
reservoir = []
for i, element in enumerate(stream):
if i+1<= k:
reservoir.append(element)
else:
probability = k/(i+1)
if random.random() < probability:
# Select item in stream and remove one of the k items already selected
reservoir[random.choice(range(0,k))] = elementprint(reservoir)
------------------------------------
[1369, 4108, 9986, 828, 5589]另一种python代码
要随机选择K个元素，那么在遍历到第i个元素时，以k/i的概率选择该元素。
def reservoirSamplingk(arr, k):
res = arr[:k]
i = k
while i < len(arr):
# 以k/i的概率选取第i个元素，用来等概率的替换之前选中的1个元素
r = random.randint(0, i)
if r < k: # 小于k的概率就是k/i，替换res中第r个已选中的数
res[r] = arr[i]
i += 1
return res6.随机欠采样和过采样
我们经常会遇到不平衡的数据集。
一种广泛采用的处理高度不平衡数据集的技术称为重采样。它包括从多数类（欠采样）中删除样本或向少数类（过采样）中添加更多示例。这里只介绍部分算法，其他详细请见博文：
python代码
先创建一些不平衡数据示例。
from sklearn.datasets import make_classification
import matplotlib.pyplot as plt
from collections import Counter
# 1.创建类别不平衡的数据集：
# 使用make_classification生成样本数据
X, y = make_classification(n_samples=5000,
n_features=2, # 特征个数 = n_informative() + n_redundant + n_repeated
n_informative=2, # 多信息特征的个数
n_redundant=0, # 冗余信息，informative特征的随机线性组合
n_repeated=0, # 重复信息，随机提取n_informative和n_redundant 特征
n_classes=3, # 分类类别
n_clusters_per_class=1, # 某一个类别是有几个cluster构成的
weights=[0.01, 0.05, 0.94], # 列表类型，权重比
random_state=0
)
# 2.查看各个标签的样本：
counter = Counter(y)
print(counter) # Counter({2: 4674, 1: 262, 0: 64})
# 3.数据集可视化：
plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1], c=y)
plt.show()
# 4、过采样
# 4.1 随机过采样
ros = RandomOverSampler(random_state=0)
X_resampled, y_resampled = ros.fit_resample(X, y)
counter_resampled = Counter(y_resampled)
print(counter_resampled)
plt.scatter(X_resampled[:, 0], X_resampled[:, 1], c=y_resampled)
plt.show()
随机过采样的缺点：
（1）对于随机过采样，由于需要对少数类样本进行复制来扩大数据集，造成模型训练复杂度加大。
（2）另一方面也容易造成模型的过拟合问题，因为随机过采样是简单的对初始样本进行复制采样，这就使得学习器学得的规则过于具体化，不利于学习器的泛化性能，造成过拟合问题。
（3）为了解决随机过采样中造成模型过拟合问题，又能保证实现数据集均衡的目的，出现了过采样法代表性的算法SMOTE算法。
7.使用 imbalanced-learn 进行欠采样和过采样
imbalanced-learn（imblearn）是一个用于解决不平衡数据集问题的 python 包，它提供了多种方法来进行欠采样和过采样。
7.1使用 Tomek Links 进行欠采样
如果两个样本点互为最近邻且分属于不同类别，则在它们之间形成Tomek’s link，通过参数sampling_strategy可以选择剔除的样本类别。
python代码
from imblearn.under_sampling import TomekLinks
tl = TomekLinks(sampling_strategy='auto') # 移除多数类样本
# tl = TomekLinks(sampling_strategy='all') # 多数类样本和少数类样本都移除
X_res, y_res = tl.fit_resample(X, y)7.2使用 SMOTE 进行过采样
Synthetic Minority Oversampling Technique (SMOTE)，通过插值来生成新样本，对于每个少数类样本计算其K个最近的少数类邻居，然后根据采样比率随机选择若干邻居，最后在少数类样本与邻居样本之间进行插值生成新样本。
from imblearn.over_sampling import SMOTE
sm = SMOTE(random_state=42)
X_res, y_res = sm.fit_resample(X, y)imbLearn 包中还有许多其他方法，可以用于欠采样（Cluster Centroids, NearMiss 等）和过采样（ADASYN 和 bSMOTE）。
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参考资料：
https://www.jianshu.com/p/b24c3177ea47文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-462601.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/76024846文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-462601.html
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