京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
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
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据统计分析、数据清洗、异常值识别与数据分布研究中,箱型图是最直观、高效、专业的可视化分析工具。相较于柱状图、折线图仅 ...
2026-05-29Tkinter是Python内置的标准GUI图形界面库,具备无需额外安装、调用简单、兼容性强、轻量化高效等优势,是Python快速开发桌面小程 ...
2026-05-29 很多分析师在设计标签时思路清晰,但真到落地环节却面临“数据在手,不知如何转化为可用标签”的困境:或因加工方式选择不当 ...
2026-05-29【核心关键词】大数据、经理、专业、金融、客户、传统、建模、数据产品、互联网金融、产品经理、数据分析、金融行业、数据模型 ...
2026-05-28 很多分析师每天和数据打交道,但当被问到“标签是什么”“标签和指标有什么区别”“标签体系如何设计”时,却常常答不上来。 ...
2026-05-28随着大数据技术的快速普及,各行各业积累了海量的用户数据、交易数据、生产数据与行为数据。单纯的数据统计与报表分析只能呈现表 ...
2026-05-28在Python网络请求、接口测试、数据爬取、业务对接开发中,Requests库是最简洁、最高效的HTTP请求工具,凭借简洁的语法、完善的适 ...
2026-05-272025 年,零售与服务行业的竞争已从 “经验驱动” 全面转向 “数据驱动”。中小企业门店普遍面临数据零散、分析浅层、决策凭感觉 ...
2026-05-27 很多数据分析师每天都在写SQL,但当被问到“数据查询语言(DQL)的本质是什么”“SELECT语句中各子句的书写顺序与实际执行顺 ...
2026-05-27在统计学分析、实验研究、业务数据复盘过程中,单因素方差分析是检验自变量对因变量是否存在显著影响的核心方法。其中,两个水平 ...
2026-05-26【核心关键词】算法、客户、大数据、互联网、调优、建模、模型优化、机器学习、评分卡模型、模型开发、智能风控、业务场景、数 ...
2026-05-26 很多数据分析师写过无数个 SELECT,但当被问到“新建一张表,该如何定义字段类型来保证数据质量”“创建视图和存储物理表有 ...
2026-05-26在数据清洗、统计分析与数据质量检测工作中,箱型图(又称箱线图、Box Plot)是最直观、最高效的可视化分析工具之一。相较于柱状 ...
2026-05-25在大数据分析、数据清洗、质量管控、风险监测等领域,异常数据识别是保障数据质量、确保分析结论精准、规避业务决策失误的核心基 ...
2026-05-25 很多数据分析师精通Excel函数和透视表,但当被问到“数据从哪里来”“表和视图有什么区别”“数据库管理系统和SQL是什么关系 ...
2026-05-25数字化经营时代,企业的市场竞争早已从经验决策转向数据决策。门店营收、用户转化、产品销量、成本损耗、存量资产等所有经营行为 ...
2026-05-22在MySQL数据库日常运维、业务数据校验、数据迁移与数据清洗场景中,自增主键ID的连续性校验是一项基础且关键的工作。MySQL的Auto ...
2026-05-22 很多企业团队并非缺乏指标,而是陷入“指标失控”:仪表盘上堆满实时跳动的数据,却无法回答“当前瓶颈在哪、下一步该做什么 ...
2026-05-22【核心关键词】大数据、可视化、存储、架构、客户、离线、产品、同步、实时、数据仓库、数据分析、数据可视化、存储数据、离线 ...
2026-05-21在电商流量红利消退、公域获客成本持续走高的当下,存量用户深度挖掘已成为店铺增收增效的核心抓手。相较于付费投放获取的陌生新 ...
2026-05-21