We show how any PAC learning algorithm that works under the uniform distribution can be transformed, in a blackbox fashion, into one that works under an arbitrary and unknown distribution $\mathcal{D}$. The efficiency of our transformation scales with the inherent complexity of $\mathcal{D}$, running in $\mathrm{poly}(n, (md)^d)$ time for distributions over $\{\pm 1\}^n$ whose pmfs are computed by depth-$d$ decision trees, where $m$ is the sample complexity of the original algorithm. For monotone distributions our transformation uses only samples from $\mathcal{D}$, and for general ones it uses subcube conditioning samples. A key technical ingredient is an algorithm which, given the aforementioned access to $\mathcal{D}$, produces an optimal decision tree decomposition of $\mathcal{D}$: an approximation of $\mathcal{D}$ as a mixture of uniform distributions over disjoint subcubes. With this decomposition in hand, we run the uniform-distribution learner on each subcube and combine the hypotheses using the decision tree. This algorithmic decomposition lemma also yields new algorithms for learning decision tree distributions with runtimes that exponentially improve on the prior state of the art -- results of independent interest in distribution learning.


翻译:我们展示了如何将任何在均匀分布下工作的PAC学习算法,以黑盒方式转化为能在任意未知分布$\mathcal{D}$下工作的算法。该转化的效率与$\mathcal{D}$的内在复杂度成比例:对于概率质量函数由深度为$d$的决策树计算的$\{\pm 1\}^n$上的分布,其运行时间为$\mathrm{poly}(n, (md)^d)$,其中$m$是原始算法的样本复杂度。对于单调分布,我们的转化仅使用来自$\mathcal{D}$的样本;对于一般分布,则使用子立方体条件样本。一个关键技术成分是算法——在给定上述对$\mathcal{D}$的访问权限后,该算法能生成$\mathcal{D}$的最优决策树分解:将$\mathcal{D}$近似为不相交子立方体上均匀分布的混合。借助该分解,我们在每个子立方体上运行均匀分布学习器,并通过决策树组合假设。这一算法化分解引理还产生了新的决策树分布学习算法,其运行时间相较先前最优结果实现指数级提升——这些结果在分布学习中具有独立意义。

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决策树(Decision Tree)是在已知各种情况发生概率的基础上,通过构成决策树来求取净现值的期望值大于等于零的概率,评价项目风险,判断其可行性的决策分析方法,是直观运用概率分析的一种图解法。由于这种决策分支画成图形很像一棵树的枝干,故称决策树。在机器学习中,决策树是一个预测模型,他代表的是对象属性与对象值之间的一种映射关系。Entropy = 系统的凌乱程度,使用算法ID3, C4.5和C5.0生成树算法使用熵。这一度量是基于信息学理论中熵的概念。 决策树是一种树形结构,其中每个内部节点表示一个属性上的测试,每个分支代表一个测试输出,每个叶节点代表一种类别。 分类树(决策树)是一种十分常用的分类方法。他是一种监管学习,所谓监管学习就是给定一堆样本,每个样本都有一组属性和一个类别,这些类别是事先确定的,那么通过学习得到一个分类器,这个分类器能够对新出现的对象给出正确的分类。这样的机器学习就被称之为监督学习。

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