[机器学习] 训练集(train set) 验证集(validation set) 测试集(test set)

在有监督(supervise)的机器学习中，数据集常被分成2~3个即：

训练集(train set) 验证集(validation set) 测试集(test set)

一般需要将样本分成独立的三部分训练集(train set)，验证集(validation set)和测试集(test set)。其中训练集用来估计模型，验证集用来确定网络结构或者控制模型复杂程度的参数，而测试集则检验最终选择最优的模型的性能如何。一个典型的划分是训练集占总样本的50％，而其它各占25％，三部分都是从样本中随机抽取。
样本少的时候，上面的划分就不合适了。常用的是留少部分做测试集。然后对其余N个样本采用K折交叉验证法。就是将样本打乱，然后均匀分成K份，轮流选择其中K－1份训练，剩余的一份做验证，计算预测误差平方和，最后把K次的预测误差平方和再做平均作为选择最优模型结构的依据。特别的K取N，就是留一法（leave one out）。

training set是用来训练模型或确定模型参数的，如ANN中权值等； validation set是用来做模型选择（model selection），即做模型的最终优化及确定的，如ANN的结构；而 test set则纯粹是为了测试已经训练好的模型的推广能力。当然，test set这并不能保证模型的正确性，他只是说相似的数据用此模型会得出相似的结果。但实际应用中，一般只将数据集分成两类，即training set 和test set，大多数文章并不涉及validation set。

train

训练数据。拟合模型，用这部分数据来建立模型。

是一些我们已经知道输入和输出的数据集训练机器去学习，通过拟合去寻找模型的初始参数。例如在神经网络（Neural Networks)中，我们用训练数据集和反向传播算法（Backpropagation）去每个神经元找到最优的比重（Weights)。

validation

验证数据。train建了一个模型，但是模型的效果仅体现了训练数据，但不一定适合同类的其他数据，所以建模前数据分成两部分，一部分为训练数据，一部分为验证数据（两部分数据的比例大致为7:3，这取决于你验证的方法）。另外，你也可能训练多个模型，但不知哪个模型性能更佳，这时可以将验证数据输入不同模型进行比较。

是一些我们已经知道输入和输出的数据集，通过让机器学习去优化调整模型的参数，在神经网络中，我们用验证数据集去寻找最优的网络深度（number of hidden layers)，或者决定反向传播算法的停止点；在普通的机器学习中常用的交叉验证（Cross Validation) 就是把训练数据集本身再细分成不同的验证数据集去训练模型。

test

测试数据。跟前两者的最大区别在于：train和validation数据均是同一对象的数据，但是测试，我们就需要用跨对象的数据来验证模型的稳定性。

用户测试模型表现的数据集，根据误差（一般为预测输出与实际输出的不同）来判断一个模型的好坏。

为什么验证数据集和测试数据集两者都需要？

因为验证数据集（Validation Set)用来调整模型参数从而选择最优模型，模型本身已经同时知道了输入和输出，所以从验证数据集上得出的误差（Error)会有偏差（Bias)。

但是我们只用测试数据集(Test Set) 去评估模型的表现，并不会去调整优化模型。

在传统的机器学习中，这三者一般的比例为training/validation/test = 50/25/25, 但是有些时候如果模型不需要很多调整只要拟合就可时，或者training本身就是training+validation (比如cross validation)时，也可以training/test =7/3.

但是在深度学习中，由于数据量本身很大，而且训练神经网络需要的数据很多，可以把更多的数据分给training，而相应减少validation和test。