Imbalanced drift data stream classification algorithm based on incremental weight

Imbalanced drift data stream classification algorithm based on incremental weight
Cai Bo1a
Zhang Haiqing1a,1b
Li Daiwei1a,1b
Xiang Xiaoming2
Yu Xi3
Deng Junyu1a
1. a. School of Software Engineering, b. Sichuan Province Informationization Application Support Software Engineering Technology Research Center, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610255, China
2. Sichuan Meteorological Observation & Data Center, Chengdu 610072, China
3. Stirling College, Chengdu University, Chengdu 610106, China

摘要

Concept drift is a difficult problem in the field of data stream learning, while the class imbalance problem existing in the data stream can seriously affect the classification performance of the algorithm. To address the joint problem of concept drift and class imbalance, this paper proposed an incremental weighted ensemble for imbalance learning(IWEIL) method for classifying unbalanced data streams by introducing an online update mechanism on the method based on the integration of data chunks, combined with the resampling and forgetting mechanism. The IWEIL method utilized a variable-size window-based forgetting mechanism to determine the classification performance of base classifiers for a number of recent instances within the window, and calculated the weights of the base classifiers. It updated each base classifier and its weight in IWEIL online as a new instance reached every time. The IWEIL used an improved adaptive nearest-neighbor SMOTE method to generate new minority class instances that conformed to the new concept to solve the class imbalance problem in the data stream. The experimental results show that compared with the DWMIL algorithm, IWEIL method improves the G-mean and recall on the synthesized HyperPlane dataset by 5.77% and 6.28% respectively, and the two metrics on the real-world Electricity dataset by 3.25% and 6.47% respectively. Finally, IWEIL has performed well in the Android app detection problem.

基金项目

欧盟资助项目(598649-EPP-1-2018-1-FR-EPPKA2-CBHE-JP)
国家自然科学基金资助项目(61602064)
四川省科技厅资助项目(2021YFH0107,2022YFS0544,2022NSFSC0571)
成都信息工程大学科技创新能力提升计划资助项目(KYQN202223)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2023.08.0330
出版期卷: 《计算机应用研究》 Printed Article, 2024年第41卷 第3期
所属栏目: Algorithm Research & Explore
出版页码: 854-860
文章编号: 1001-3695(2024)03-031-0854-07

发布历史

[2023-10-12] Accepted Paper
[2024-03-05] Printed Article

引用本文

蔡博, 张海清, 李代伟, 等. 基于增量加权的不平衡漂移数据流分类算法 [J]. 计算机应用研究, 2024, 41 (3): 854-860. (Cai Bo, Zhang Haiqing, Li Daiwei, et al. Imbalanced drift data stream classification algorithm based on incremental weight [J]. Application Research of Computers, 2024, 41 (3): 854-860. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

《计算机应用研究》创刊于1984年,是由四川省科技厅所属四川省计算机研究院主办的计算技术类学术刊物。

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