【scikit-learn基础】--『分类模型评估』之系数分析

前面两篇介绍了分类模型 评估的两类方法,准确率分析损失分析

本篇介绍的杰卡德相似系数马修斯相关系数 为我们提供了不同的角度来观察模型的性能,

尤其在不平衡数据场景中,它们更能体现出其独特的价值。

接下来,让我们一起了解这两个评估指标的原理与特点。

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

\(J(y, \hat{y}) = \frac{|y \cap \hat{y}|}{|y \cup \hat{y}|}\)

其中,\(y\)是真实值,\(\hat y\)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_scoreaverage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

\(MCC = \frac{tp \times tn - fp \times fn}{\sqrt{(tp + fp)(tp + fn)(tn + fp)(tn + fn)}}\)

关于 \(tp\),\(tn\),\(fp\),\(fn\)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,

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。

相关推荐
大翻哥哥10 小时前
Python 2025:量化金融与智能交易的新纪元
开发语言·python·金融
zhousenshan11 小时前
Python爬虫常用框架
开发语言·爬虫·python
IMER SIMPLE12 小时前
人工智能-python-深度学习-经典神经网络AlexNet
人工智能·python·深度学习
CodeCraft Studio12 小时前
国产化Word处理组件Spire.DOC教程:使用 Python 将 Markdown 转换为 HTML 的详细教程
python·html·word·markdown·国产化·spire.doc·文档格式转换
专注API从业者13 小时前
Python/Java 代码示例:手把手教程调用 1688 API 获取商品详情实时数据
java·linux·数据库·python
java1234_小锋13 小时前
[免费]基于Python的协同过滤电影推荐系统(Django+Vue+sqlite+爬虫)【论文+源码+SQL脚本】
python·django·电影推荐系统·协同过滤
看海天一色听风起雨落13 小时前
Python学习之装饰器
开发语言·python·学习
XiaoMu_00114 小时前
基于Python+Streamlit的旅游数据分析与预测系统:从数据可视化到机器学习预测的完整实现
python·信息可视化·旅游
THMAIL14 小时前
深度学习从入门到精通 - 生成对抗网络(GAN)实战:创造逼真图像的魔法艺术
人工智能·python·深度学习·神经网络·机器学习·生成对抗网络·cnn
我没想到原来他们都是一堆坏人15 小时前
(未完待续...)如何编写一个用于构建python web项目镜像的dockerfile文件
java·前端·python