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机器学习基础之《回归与聚类算法(5)—分类的评估方法》

2024年08月05日 算法 我要评论
在分类任务下,预测结果(Predicted Condition)与正确标记(True Condition)之间存在四种不同的组合,构成混淆矩阵(适用于多分类)问题:上一篇的案例,真的患癌症的,能被检查出来的概率?用来求精确率和召回率的。

问题:上一篇的案例,真的患癌症的,能被检查出来的概率?

一、精确率和召回率

1、混淆矩阵
在分类任务下,预测结果(predicted condition)与正确标记(true condition)之间存在四种不同的组合,构成混淆矩阵(适用于多分类)

预测结果:是预测值
正确标记:是真实值
用来求精确率和召回率的

tp = true possitive
fn = false negative
fp = false possitive
tn = true negative

2、精确率(precision)与召回率(recall)
精确率:预测结果为正例样本中真实为正例的比例

即是,tp / (tp + fp)

召回率:真实为正例的样本中预测结果为正例的比例

即是,tp / (tp + fn)

3、真的患癌症的,能被检查出来的概率 - 召回率

二、f1-score

1、反映了模型的稳健性

等价于:2*精确率*召回率 / (精确率 + 召回率)
precision是预测的好瓜中有多少真正的好瓜,recall是所有真正的好瓜被预测对了多少

三、分类评估报告api

1、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
我们在传y_true、y_pred传的是数字,将数字表示出来
target_names:目标类别名称
分类报告显示
return:每个类别精确率与召回率

2、在上一篇代码后添加

# 查看精确率、召回率、f1-score
from sklearn.metrics import classification_report

report = classification_report(y_test, y_predict, labels=[2, 4], target_names=["良性", "恶性"])

print(report)

运行结果:

support是样本数量

四、样本不均衡的情况

1、假设这样一个情况,总共有100个人,如果99个样本癌症,1个样本非癌症,不管怎样我全都预测正例(默认癌症为正例),准确率就为99%但是这样效果并不好,这就是样本不均衡下的评估问题
准确率:99%
召回率:99 / 99 = 100%
精确率:99 / 100 = 99%
f1-score:2*99%*100% / 199% = 99.497%

就是瞎猜,全都蒙成换了癌症,不负责任的模型
这种情况我们是要避免的,我们目前学习到的这些分类指标都不能反映出它的问题所在
样本不均衡,正样本太多,反例太少

五、roc曲线与auc指标

1、roc曲线
蓝色的线是roc曲线

2、auc指标
roc曲线和x轴、y轴包成的区域的面积

衡量好坏,我们看的是auc指标,auc越接近1越好,越接近0.5越不好

3、roc曲线是怎么来的
tpr = tp / (tp + fn) - 就是召回率
所有真实类别为1的样本中,预测类别为1的比例
fpr = fp / (fp + fn)
所有真实类别为0的样本中,预测类别为1的比例

tpr是正例的召回率,fpr是反例的召回率
roc曲线就是由tpr和fpr这两个指标构成的

当tpr=fpr:
正例的召回率、反例的召回率都为1,说明是在瞎猜,就是红色的斜线,面积是 1*1/2 = 0.5

当tpr>fpr:
tpr接近于1,fpr接近于0,就是接近于perfect classification,面积是 1*1=1

当tpr<fpr:
就是一条反曲线,做反向预测用

4、auc的意义
(1)auc的概率意义是随机取一对正负样本,正样本得分大于负样本的概率
(2)auc的最小值为0.5,最大值为1,取值越高越好
(3)auc=1,完美分类器,采用这个预测模型时,不管设定什么阈值都能得出完美预测。绝大多数预测的场合,不存在完美分类器
(4)0.5<auc<1,优于随机猜测。这个分类器(模型)妥善设定阈值的话,能有预测价值
(5)最终auc的范围在[0.5, 1]之间,并且越接近1越好

六、auc的计算api

1、sklearn.metrics.roc_auc_score(y_true, y_score)
计算roc曲线面积,即auc值
y_true:每个样本的真实类别,必须传0(反例),1(正例)
y_score:可以是预测得分,可以是正例的估计概率、置信值或者分类器方法的返回值

2、代码

y_test.head()

# y_true:每个样本的真实类别,必须传0(反例),1(正例)
# 将y_test转换成0,1
y_true = np.where(y_test > 3, 1, 0)

y_true

from sklearn.metrics import roc_auc_score

roc_auc_score(y_true, y_predict)

运行结果:

七、小结

auc只能用来评价二分类
auc非常适合评价样本不平衡中的分类器性能
 

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