逻辑回归全攻略:原理、实现与评估指标深度解析

逻辑回归算法

在分类任务中最典型的算法就是逻辑回归算法,主要应用于二分类的场景.

对应sklearn.linear_model.LogisticRegressionAPI

什么是逻辑回归算法呢?

就是将线性回归计算的连续值使用Sigmid函数将其转化成0-1之间的正类概率值.

Sigmoid函数公式:

最小化交叉熵损失函数

最小化交叉熵损失函数本质就是伯努利分布函数对其求-对数得到最小化损失.

交叉熵是衡量两个概率分布(真实分布y和预测分布p)差异的指标

最小化交叉熵公式:

API讲解

sklearn.linear_model.LogisticRegression(solver='liblinear',C=1.0)

  1. solver损失函数优化方法:
    • liblinear对小数据集场景训练速度更快,sag,saga对大数据集更快
    • sag,saga支持L2正则化或者没有正则化
    • liblinear和saga支持L1正则化
  2. C 正则化力度,越小正则化越强,惩罚力度也越大.模型更倾向欠拟合

分类问题评估

了解分类问题之前需要学习到什么是混淆矩阵

混淆矩阵

什么是混淆矩阵呢?

混淆矩阵就是对模型的预测结果与实际标签的对比情况

精确率: 是指预测为正例中真正正例的占比

对应sklearn.metrics.precision_score

计算公式: P = TP/(TP+FP)

召回率: 是指真正正例中被预测为正例的占比

对应sklearn.metrics.recall_score

计算公式: P = TP/(TP+FN)

f1-分数: 对精确率和召回率的综合

对应sklearn.metrics.f1_score

计算公式: P = 2 ∗Precision ∗Recall/(Precision+Recall)

ROC曲线和AUC面积

对应sklearn.metrics.roc_auc_score

了解ROC曲线之间需要明白真正率和假正率是什么?

真正率TPR和假正率FPR

  1. 正样本中被预测为正样本的概率TPR (True Positive Rate)
  2. 负样本中被预测为正样本的概率FPR (False Positive Rate)
    通过这两个指标可以描述模型对正/负样本的分辨能力

什么是ROC曲线呢?

ROC曲线是一种评估分类模型性能的一种可视化工具,他的X轴是FPR,Y轴是TPR,

它可以将模型在不同阈值下的表现以曲线的形式展示.

  • 点(0, 0) :所有的负样本都预测正确,所有的正样本都预测错误。相当于点的(FPR值0, TPR值0)
  • 点(1, 0) :所有的负样本都预测错误,所有的正样本都预测错误。相当于点的(FPR值1, TPR值0)
    (1, 0) - 最不好的效果!!!
  • 点(1, 1):所有的负样本都预测错误,表示所有的正样本都预测正确。相当于点的(FPR值1,TPR值1)
  • 点(0, 1):所有的负样本都预测正确,表示所有的正样本都预测正确。相当于点的(FPR值0,TPR值1)
    (0, 1) - 最好的效果!!!

什么是AUC呢?

AUC其实就是ROC曲线与X轴和X=1两条直线相交的面积,

当AUC=0的时候,是模型最差的时候

当AUC=0.5的时候,表示模型现在类似于抛硬币每次都是0.5的概率随机抽样

当AUC=1的时候,是模型最好的时候,此时模型完美判断出正例和假例

分类评估报告

对应sklearn.metrics.classification_report(y_true, y_pred, labels=[], target_names=None )

y_true:真实目标值

y_pred:估计器预测目标值

labels:指定类别对应的数字

target_names:目标类别名称

return:每个类别精确率与召回率

它可以直观每个类别的数量以及精确率和召回率还有准确率.

效果如下:

其中macro avg: 宏平均,就是对每个分类指标的简单平均值

weighted avg: 加权平均,考虑类别样本数后的平均值

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