1. 杰卡德相似系数

杰卡德相似系数 （Jaccard similarity coefficient）用于衡量两个集合的相似度。

在分类模型中，通常将每个类别看作一个集合，然后计算模型预测结果与实际结果之间的杰卡德相似系数。

杰卡德相似系数 能够直观地反映模型预测的准确性，并且对于不平衡数据集具有一定的鲁棒性。

它特别适用于二元分类问题，但也可以扩展到多类分类问题中。

1.1. 计算公式

$J ( y , y ^ ) = ∣ y ∩ y ^ ∣ ∣ y ∪ y ^ ∣ J(y, \hat{y}) = \frac{|y \cap \hat{y}|}{|y \cup \hat{y}|}$ J(y,y^)=∣y∪y^∣∣y∩y^∣

其中， $y y$ y是真实值， $y ^ \hat y$ y^是预测值。

1.2. 使用示例

python 复制代码

import numpy as np
from sklearn.metrics import jaccard_score

n = 100
k = 2
y_true = np.random.randint(0, k, n)
y_pred = np.random.randint(0, k, n)

s = jaccard_score(y_true, y_pred)
print("jaccard score：{}".format(s))

# 运行结果：
jaccard score：0.36585365853658536

上面的示例中，是针对二分类数据（k=2）来计算杰卡德相似系数的。

如果是多分类的数据，需要设置jaccard_score的average参数，否则会报错。
average参数主要有以下选项：

binary ：仅当目标是二分类时才适用
micro ：通过计算总的真阳性 、假阴性 和假阳性来计算全局指标
macro ：计算每个标签的指标，并找到它们的未加权平均值
weighted：计算每个标签的指标，并找到其平均值，并按支持度（每个标签的真实实例数）加权
samples：计算每个实例的指标，并找到它们的平均值（仅对多标签分类有意义）

python 复制代码

import numpy as np
from sklearn.metrics import jaccard_score

n = 100
k = 5
y_true = np.random.randint(0, k, n)
y_pred = np.random.randint(0, k, n)

s1 = jaccard_score(y_true, y_pred, average="micro")
s2 = jaccard_score(y_true, y_pred, average="macro")
s3 = jaccard_score(y_true, y_pred, average="weighted")
print("jaccard score：\nmicro：{}\nmacro：{}\nweighted：{}".format(s1, s2, s3))

# 运行结果：
jaccard score：
micro：0.0989010989010989
macro：0.09772727272727273
weighted：0.09639935064935062

上面的示例是多分类的情况，不设置 average参数的话，会报错。

2. 马修斯相关系数

马修斯相关系数 （Matthews correlation coefficient）是一种用于衡量二分类模型性能的指标，

它考虑了真阳性（TP）、真阴性（TN）、假阳性（FP）和假阴性（FN）四个方面的信息。

马修斯相关系数 对于不平衡数据集具有较好的适应性，并且能够综合考虑模型的真正例率和真负例率。

与准确率、召回率等指标相比，马修斯相关系数在处理不平衡数据集时更为可靠。

2.1. 计算公式

$M C C = t p × t n − f p × f n ( t p + f p ) ( t p + f n ) ( t n + f p ) ( t n + f n ) MCC = \frac{tp \times tn - fp \times fn}{\sqrt{(tp + fp)(tp + fn)(tn + fp)(tn + fn)}}$ MCC=(tp+fp)(tp+fn)(tn+fp)(tn+fn) tp×tn−fp×fn

关于 $t p tp$ tp， $t n tn$ tn， $f p fp$ fp， $f n fn$ fn的概念，参见下表：

	实际结果（真）	实际结果（假）
预测结果（真）	tp（true positive）真阳性	fp（false positive）假阳性
预测结果（假）	fn（false negative）假阴性	tn（true negative）真阴性

2.2. 使用示例

python 复制代码

import numpy as np
from sklearn.metrics import matthews_corrcoef

n = 100
k = 2
y_true = np.random.randint(0, k, n)
y_pred = np.random.randint(0, k, n)

s = matthews_corrcoef(y_true, y_pred)
print("matthews corrcoef：{}".format(s))

# 运行结果
matthews corrcoef：0.028231544780468854

上面示例中，用的随机样本数据是二分类（k=2）的，不过，马修斯相关系数对多分类数据也是支持的。

3. 总结

总的来说，杰卡德相似系数 和马修斯相关系数 为我们提供了更全面、更深入的分类模型性能评估视角。

尤其是在处理不平衡数据集时，这两个指标的表现尤为突出。

杰卡德相似系数 从集合相似度的角度展现了模型的预测准确性，

而马修斯相关系数则综合考虑了各类别的预测情况，为模型的整体性能给出了更为准确的反馈。

关于分类模型的内容可参考之前的文章：

sklearn基础--『分类模型评估』之系数分析

1. 杰卡德相似系数

1.1. 计算公式

1.2. 使用示例

2. 马修斯相关系数

2.1. 计算公式

2.2. 使用示例

3. 总结