Bootstrap Sampling: Eine Einführung in Python

Bootstrap Sampling ist eine wichtige Methode in der Statistik, die auch in der Datenanalyse und im Machine Learning häufig Anwendung findet. In diesem Tutorial werden wir uns anschauen, was Bootstrap Sampling ist und wie es in Python implementiert werden kann.

Was ist Bootstrap Sampling?

Bootstrap Sampling ist eine Methode in der Statistik, bei der Stichproben mit Ersatz aus einer Datenquelle gezogen werden, um einen populationsbezogenen Parameter zu schätzen. Anstatt die gesamte Population zu betrachten, werden mehrere Teilmengen gleicher Größe aus der Population betrachtet.

Zum Beispiel, anstatt alle 1000 Einträge einer Population zu berücksichtigen, können wir 50 Stichproben der Größe 4 nehmen und den Mittelwert für jede Stichprobe berechnen. Auf diese Weise betrachten wir im Durchschnitt 200 Einträge (50×4), die zufällig ausgewählt wurden.

Wie wird Bootstrap Sampling in Python implementiert?

Um Bootstrap Sampling in Python zu implementieren, verwenden wir die Bibliotheken NumPy und Random. Zuerst importieren wir die notwendigen Module:

 
import numpy as np
import random

Dann generieren wir einige zufällige Daten mit einem vorbestimmten Mittelwert. In diesem Beispiel erstellen wir eine Normalverteilung mit einem Mittelwert von 300 und 1000 Einträgen:

 
x = np.random.normal(loc=300.0, size=1000)

Wir können den Mittelwert dieser Daten berechnen:

 
print(np.mean(x))

Nun verwenden wir Bootstrap Sampling, um den Mittelwert zu schätzen. Wir erstellen 50 Stichproben der Größe 4 und berechnen den Mittelwert für jede Stichprobe:

 
sample_mean = []

for i in range(50):
    y = random.sample(x.tolist(), 4)
    avg = np.mean(y)
    sample_mean.append(avg)

print(np.mean(sample_mean))

Jedes Mal, wenn wir diesen Code ausführen, erhalten wir eine andere Ausgabe, aber sie wird immer nahe am tatsächlichen Mittelwert liegen. Dies ist das Wesen des Bootstrap Samplings- durch Ziehen von Stichproben können wir den populationsbezogenen Parameter schätzen, ohne die gesamte Population zu betrachten.

Fazit

Bootstrap Sampling ist eine leistungsstarke Methode, um populationsbezogene Parameter zu schätzen, indem Stichproben gezogen werden. In diesem Tutorial haben wir gesehen, wie man Bootstrap Sampling in Python implementiert. Diese Technik ist besonders nützlich in der Welt des Machine Learning, um Überanpassung zu vermeiden. Wir hoffen, Sie hatten Spaß beim Lernen mit uns!

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