算法回顾
图片来源:https://medium.com/machine-learning-101/chapter-1-supervised-learning-and-naive-bayes-classification-part-1-theory-8b9e361897d5
贝叶斯分类算法属于有监督机器学习(Supervised Learning)。贝叶斯分类器是一类分类算法的总称,这类算法均以贝叶斯定理为基础,故统称为贝叶斯分类。其中朴素贝叶斯分分类是贝叶斯分类中最简单的,也是最常见的一种分类方法。
朴素贝叶斯分类算法的核心如下公式:
P(A):它是先验该率(Prior Probability),是A发生的概率。
P(B): 是边际可能性(Marginal Likelihood):是B发生的概率。
P(B|A):是可能性(likelihood),基于给定的A,B发生的概率,即已知A发生,B发生的概率。
P(A|B):是后验概率(Posterior Probability):基于给定的B,A发生的概率,即已知B发生,A发生的概率。
换个表达式可能理解的就会更加透彻:
以下是从Udemy上借鉴的一个例子:
假设有两个特征,分别为工资(Salary)和年龄(Age),已知有两种分类分别为:步行(Walks)和自驾(Drives),如上图所示。
当有一个新数据点进来时(如灰色点),基于给定它的特征工资和年龄,应该把它分为哪类?
其中,$P(Walks) = {10} \over {30}$,$P(Drives)={20} \over {30}$。
首先计算P(Walks|X)的概率,可以参见如下公式:
首先,需要自定义一个参考集,如下图中虚线所示。
计算$P(Walks|X)$后计算$P(Drivers|X)$,通过比较两个概率的大小,来决定灰色点属于哪类(Walks 或者 Drives)。通过比较不难得出灰色点属于“步行上班”类别(此处省略计算过程)。
在机器学习中,朴素贝叶斯分类器是基于贝叶斯理论(该理论中有很强的特征间独立性假设)的一个简单“概率分类”的家族。因此,朴素贝叶斯分类算法属于概率的机器学习(probabilistic machine learning),并且可应用于很多分类的任务中。典型的应用有垃圾邮件筛选(filtering spam),分类文件(classifying documents),情绪预测(sentiment prediction)。
在scikit-learn中,一共提供三种朴素贝叶斯的方法,分别为高斯朴素贝叶斯(Gaussian Naive Bayes)、二项式朴素贝叶斯(Multinomial Naive Bayes),伯努利朴素贝叶斯(Bernoulli Naive Bayes)和补足朴素贝叶斯(Complement Naive Bayes)。官方文档中给出以高斯朴素贝叶斯为例的代码,示例如下:
>>> from sklearn.datasets import load_iris >>> from sklearn.model_selection import train_test_split >>> from sklearn.naive_bayes import GaussianNB >>> X, y = load_iris(return_X_y=True) >>> X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.5, random_state=0) >>> gnb = GaussianNB() >>> y_pred = gnb.fit(X_train, y_train).predict(X_test) >>> print("Number of mislabeled points out of a total %d points : %d" ... % (X_test.shape[0], (y_test != y_pred).sum())) Number of mislabeled points out of a total 75 points : 4
分类概率在一些机器模型中应用广泛,在scikit-learn中,大多数机器学习算法通过使用predict_proba函数,允许计算样本各类别的概率。这个功能对于一些情况下是极为有效的,例如,如果某一类的模型预测概率是大于欧90%的。但是,包括朴素贝叶斯等模型,它的模型预测概率与现实中的概率不尽相同。例如,函数predict_proba预测某个样本属于某类的样本概率是70%,而实际只有0.1或者0.99。尤其对于朴素贝叶斯模型而言,尽管不同目标类的预测概率有效(valid),但原始概率往往采用接仅0和1的极端值。
为了得到有意义的预测概率,需要采用模型“校正”(calibration)。在scikit-learn中,使用CalibratedClassifierCV分类,通过k折交叉验证(k-fold cross-validation)来生成“好的”校正的预测概率。在CalibratedClassifierCV中,训练集用于训练模型,测试集用于矫正模型预测概率。返回的预测概率是k-fold的均值。详见参考 文章。
代码示例如下:
# 导入相关的库 from sklearn import datasets from sklearn.naive_bayes import GaussianNB from sklearn.calibration import CalibratedClassifierCV # 载入莺尾花数据集 iris = datasets.load_iris() X = iris.data y = iris.target # 构建朴素贝叶斯分类对象 clf = GaussianNB() # 构建校正器 clf_sigmoid = CalibratedClassifierCV(clf, cv=2, method='sigmoid') # 构建带有校正概率的分类器 clf_sigmoid.fit(X, y) # 构建新样本 new_observation = [[ 2.6, 2.6, 2.6, 0.4]] # 得到矫正后的概率 clf_sigmoid.predict_proba(new_observation)
根据Alexandru和Rich在2005年发表的题为“Predicting Good Probabilities With Supervised Learning”论文[1]中指出:对于朴素贝叶斯模型而言,对于不同校正集合的大小,Isotonic Regression的表现都优于Platt Scaling方法(在CalibratedClassifierCV中,用参数method定义)。因此,这对朴素贝叶斯模型的参数设置,可以优先考虑Isotonic Regression方法。
参考文章:
[1] Niculescu-Mizil, A., & Caruana, R. (2005, August). Predicting good probabilities with supervised learning. In Proceedings of the 22nd international conference on Machine learning (pp. 625-632).
数据分析咨询请扫描二维码
《Python数据分析极简入门》 第2节 4 Pandas条件查询 在pandas中,可以使用条件筛选来选择满足特定条件的数据 importpanda ...
2024-11-22数据分析师的工作内容涉及多个方面,主要包括数据的收集、整理、分析和可视化,以支持商业决策和问题解决。以下是数据分析师的一 ...
2024-11-21数据分析师必须掌握的技能可以从多个方面进行归纳和总结。以下是数据分析师需要具备的主要技能: 统计学基础:数据分析师需要 ...
2024-11-21数据分析入门的难易程度因人而异,总体来看,入门并不算特别困难,但需要一定的学习和实践积累。 入门难度:数据分析入门相对 ...
2024-11-21数据分析是一项通过收集、整理和解释数据来发现有用信息的过程,它在现代社会中具有广泛的应用和重要性。数据分析能够帮助人们更 ...
2024-11-21数据分析行业正在迅速发展,随着技术的不断进步和数据量的爆炸式增长,企业对数据分析人才的需求也与日俱增。本文将探讨数据分析 ...
2024-11-21数据分析的常用方法包括多种技术,每种方法都有其特定的应用场景和优势。以下是几种常见的数据分析方法: 对比分析法:通过比 ...
2024-11-21企业数字化转型是指企业利用数字技术对其业务进行改造和升级,以实现提高效率、降低成本、创新业务模式等目标的过程。这一过程不 ...
2024-11-21数据分析作为一个备受追捧的职业领域,吸引着越来越多的女性加入其中。对于女生而言,在选择成为一名数据分析师时,行业选择至关 ...
2024-11-21大数据技术专业主要学习计算机科学、数学、统计学和信息技术等领域的基础理论和技能,旨在培养具备大数据处理、分析和应用能力的 ...
2024-11-21《Python数据分析极简入门》 第2节 3 Pandas数据查看 这里我们创建一个DataFrame命名为df: importnumpyasnpi ...
2024-11-21越老越吃香的行业主要集中在需要长时间经验积累和专业知识的领域。这些行业通常知识更新换代较慢,因此随着年龄的增长,从业者能 ...
2024-11-20数据导入 使用pandas库的read_csv()函数读取CSV文件或使用read_excel()函数读取Excel文件。 支持处理不同格式数据,可指定分隔 ...
2024-11-20大数据与会计专业是一门结合了大数据分析技术和会计财务理论知识的新型复合型学科,旨在培养能够适应现代会计业务新特征的高层次 ...
2024-11-20要成为一名数据分析师,需要掌握一系列硬技能和软技能。以下是成为数据分析师所需的关键技能: 统计学基础 理解基本的统计概念 ...
2024-11-20是的,Python可以用于数据分析。Python在数据分析领域非常流行,因为它拥有丰富的库和工具,能够高效地处理从数据清洗到可视化的 ...
2024-11-20在这个数据驱动的时代,数据分析师的角色变得愈发不可或缺。他们承担着帮助企业从数据中提取有价值信息的责任,而这些信息可以大 ...
2024-11-20数据分析作为现代信息时代的支柱之一,已经成为各行业不可或缺的工具。无论是在商业、科研还是日常决策中,数据分析都扮演着至关 ...
2024-11-20数字化转型已成为当今商业世界的热点话题。它不仅代表着技术的提升,还涉及企业业务流程、组织结构和文化的深层次变革。理解数字 ...
2024-11-20在现代社会的快速变迁中,选择一个具有长期增长潜力的行业显得至关重要。了解未来发展前景好的行业不仅能帮助我们进行职业选择, ...
2024-11-20