第六章 Logistic回归
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logistics回归的原理
Logistic回归是一种用于解决二元分类问题的机器学习算法。
它基于逻辑函数(也称为sigmoid函数)的概念,并通过最大
似然估计来确定模型参数。
Logistic回归的原理可以概括为以下步骤:
1. 数据准备:收集并准备训练数据集,包括输入特征(自变量)和对应的类别标签(因变量)。
2. 特征缩放:对输入特征进行缩放,以确保它们在相似的范围内。
3. 参数初始化:初始化模型的权重和截距。
4. Sigmoid函数:定义Sigmoid函数,它将输入转换为0到1
之间的概率值。
5. 模型训练:使用最大似然估计法来最小化损失函数,以找到最佳模型参数。
通常使用梯度下降等优化算法来实现。
6. 模型预测:使用训练得到的模型参数,对新的输入样本进行预测。
根据预测概率值,可以将样本分类为两个类别之一。
Logistic回归的核心思想是通过sigmoid函数将线性回归模型
的输出映射到概率。
它假设数据服从伯努利分布,并对给定输入特征的条件下属于某个类别的概率进行建模。
通过最大似然估计,可以找到最优的模型参数,使得预测的概率尽可能接近真实标签的概率。
总结起来,Logistic回归的原理是利用最大似然估计来建模分
类问题中的概率,并使用sigmoid函数将线性模型的输出映射到概率范围内。
logistic 回归函数Logistic回归函数是一种常用的分类算法,它可以根据输入变量的线性组合来预测二元分类的概率。
在本文中,我们将介绍Logistic 回归函数的原理、应用场景以及如何使用Python来实现。
让我们来了解一下Logistic回归函数的原理。
Logistic回归函数可以看作是在线性回归模型的基础上加上了一个非线性的映射函数,该映射函数被称为Logistic函数或Sigmoid函数。
Logistic函数的表达式为:$$f(x) = \frac{1}{1+e^{-x}}$$其中,x为输入变量的线性组合。
Logistic函数的特点是将输入的实数映射到了(0,1)的区间内,这个区间可以看作是一个概率的范围。
当x趋向于正无穷时,f(x)趋向于1;当x趋向于负无穷时,f(x)趋向于0。
因此,我们可以将f(x)看作是预测样本属于某个类别的概率。
Logistic回归函数的应用场景非常广泛。
一般来说,当我们需要对一个样本进行分类,并且样本的特征是连续的或者离散的,都可以考虑使用Logistic回归函数。
例如,我们可以使用Logistic回归函数来预测用户点击广告的概率,或者预测某个疾病的患病概率等等。
接下来,让我们通过一个具体的例子来演示如何使用Python来实现Logistic回归函数。
假设我们有一个数据集,其中包含了一些患有某种疾病的人的年龄和血压信息,我们的目标是根据这些信息来判断一个人是否患有该疾病。
首先,我们需要导入必要的库和加载数据集:```import numpy as npimport pandas as pdimport matplotlib.pyplot as pltdata = pd.read_csv('data.csv')```接下来,我们需要对数据进行预处理,包括数据清洗、特征选择和数据划分等步骤。
然后,我们可以使用sklearn库中的LogisticRegression类来构建Logistic回归模型,并进行训练和预测:```from sklearn.linear_model import LogisticRegressionfrom sklearn.model_selection import train_test_split# 特征选择X = data[['age', 'blood_pressure']]y = data['disease']# 数据划分X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=0)# 构建模型model = LogisticRegression()# 模型训练model.fit(X_train, y_train)# 模型预测y_pred = model.predict(X_test)```我们可以使用一些评估指标来评估模型的性能,例如准确率、精确率、召回率和F1值等:```from sklearn.metrics import accuracy_score, precision_score, recall_score, f1_score# 计算准确率accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)# 计算精确率precision = precision_score(y_test, y_pred)# 计算召回率recall = recall_score(y_test, y_pred)# 计算F1值f1 = f1_score(y_test, y_pred)```通过以上步骤,我们就可以完成Logistic回归函数的实现和模型评估。
logistic回归原理
Logistic回归,又称为逻辑回归,是一种广泛应用的机器学习算法,主要用于分类问题。
它将一个数值变量预测为两个或多个二元变量值之一,例如:通过观察一个变量,我们可以预测另一个变量为正类/负类。
Logistic回归是一种函数拟合技术,它可以根据给定的输入数据,建立一个模型以预测数据的输出值。
它使用一个逻辑函数(也称为S形函数)来将连续的输入变量映射到二元类别输出中,形成一个只具有两个类别的模型。
Logistic回归的基本原理是,我们根据输入特征(例如年龄、性别、学历等)来预测输出(例如好/坏借款人)。
在Logistic回归模型中,输入特征是一个变量,而输出是一个二元变量,即只有两个值-0或1。
为了使Logistic回归模型正确地对数据进行建模,需要在训练阶段对参数进行估计。
估计的方式多种多样,但最常用的是最大似然估计(MLE)。
在MLE中,我们根据给定的训练数据找到最可能产生该数据的参数,也就是找到能够最好地拟合训练数据的参数。
一旦参数被估计出来,就可以使用该模型来预测新数据。
预测时,通常使用两个概念来描述预测:概率和似然估计。
概率表示新数据属于某个类别的可能性,即预测出的结果是0还是1的概率。
而似然估计则表示特定参数的可信度,即该参数产生观测数据的可能性。
总之,Logistic回归是一种广泛应用于分类问题的机器学习算
法,它将一个数值变量预测为两个或多个二元变量值之一。
它使用一个函数来将连续的输入变量映射到二元类别输出中,以预测数据的输出值。
在Logistic回归模型中,我们使用最大似然估计来估计参数,以及概率和似然估计来预测新数据。
1为什么提出Logistic 回归?假设现在有一些数据点,我们用一条直线对这些点进行拟合(该线称为最佳拟合直线),这个拟合过程就称为线性回归。
θx=θ0+θ1x1+θ2x2+⋯+θn x n线性回归模型只能预测连续的值,然而对于分类问题,我们需要输出0 或1,我们可以预测:当h(x)>= 0.5 时,预测y=1当h(x)< 0.5 时,预测y=0线性回归模型,因为其预测的值可以超越[0,1]的范围,并不适合解决这样的问题。
2Logistic 回归引入一个新的模型,逻辑回归,该模型的输出变量范围始终在0 和 1 之间。
logistic回归需要一个函数能够接受所有的输入然后预测出类别。
这个函数就是sigmoid函数。
g z=1−z其中z=θ0+θ1x1+θ2x2+⋯+θn x n因而逻辑回归模型的假设是: θx=g(θT x)现在就可以执行分类任务了:y=1 if g(z)>=0.5 z>=0y=0 if g(z)<0.5 z<0因而z=0为决策边界,即θ0+θ1x1+θ2x2+⋯+θn x n=03损失函数对于线性回归模型,我们定义的损失函数是所有数据误差的平方和。
但是当我们把logistic 拟合函数的 θx带入损失函数中,发现损失函数变成一个非凸函数。
具有多个极小值,这将影响梯度下降算法寻找全局最小值,如下图左端所示。
因而我们需要定义新的损失函数,使得带入 θx的损失函数变为凸函数。
cost( θx ,y)=−log θx if y=1−log (1− θx) if y=0这样构建的cost( θx ,y)函数的特点是:当实际的y=1 且 θx也为1 时误差为0,当y=1 但 θx不为1 时误差随着 θx的变小而变大;当实际的y=0 且 θx也为0 时代价为0,当y=0 但 θx不为0 时误差随着 θx的变大而变大.最后损失函数为:Jθ=1m−y i log θ x i−1−y i log(1− θ x i) mi=1在得到这样一个损失函数以后,我们便可以用梯度下降算法来求得能使代价函数最小的参数了。
logistic回归法Logistic回归法是一种常用的分类算法,广泛应用于各个领域。
它通过构建一个逻辑回归模型来预测某个事件发生的概率。
本文将介绍Logistic回归法的原理、应用场景以及优缺点。
一、Logistic回归法的原理Logistic回归法是基于线性回归的一种分类算法,它使用sigmoid 函数将线性回归的结果映射到[0,1]之间。
sigmoid函数的公式为:$$f(x) = \frac{1}{1+e^{-x}}$$其中,x为线性回归的结果。
通过这个映射,我们可以将线性回归的结果解释为某个事件发生的概率。
二、Logistic回归法的应用场景Logistic回归法常用于二分类问题,如预测某个疾病的发生与否、判断邮件是否为垃圾邮件等。
它也可以通过一些改进来应用于多分类问题。
在实际应用中,Logistic回归法非常灵活,可以根据需要选择不同的特征和参数,以达到更好的分类效果。
同时,它对特征的要求相对较低,可以处理连续型和离散型的特征,也可以处理缺失值。
三、Logistic回归法的优缺点1. 优点:- 计算简单、效率高:Logistic回归法的计算量相对较小,算法迭代速度快,适用于大规模数据集。
- 解释性强:Logistic回归模型可以得到各个特征的权重,从而可以解释每个特征对结果的影响程度。
- 可以处理离散型和连续型特征:Logistic回归法不对特征的分布做出假设,可以处理各种类型的特征。
- 可以处理缺失值:Logistic回归法可以通过插补等方法处理缺失值,不需要将含有缺失值的样本剔除。
2. 缺点:- 容易出现欠拟合或过拟合:当特征过多或特征与目标变量之间存在非线性关系时,Logistic回归模型容易出现欠拟合或过拟合问题。
- 对异常值敏感:Logistic回归模型对异常值比较敏感,可能会对模型造成较大的干扰。
- 线性关系假设:Logistic回归模型假设特征与目标变量之间的关系是线性的,如果实际情况并非线性关系,模型的预测效果可能较差。
一、回归分析的分类logistic回归(logistic regression)是研究因变量为二分类或多分类观察结果与影响因素(自变量)之间关系的一种多变量分析方法,属概率型非线性回归。
根据1个因变量与多个因变量之分,有以下区分:①一个因变量y:I连续形因变量(y)——线性回归分析II分类型因变量(y)——Logistic 回归分析III 生存时间因变量(y)——生存风险回归分析IV时间序列因变量(y)——时间序列分析②多个因变量(y1,y2,……yn):I 路径分析II 结构方程模型分析在流行病学研究中,常需要分析疾病与各种危险因素间的定量关系,同时为了能真实反映暴露因素与观察结果间的关系,需要控制混杂因素的影响。
(1)Mantel-Haenszel分层分析:适用于样本量大、分析因素较少的情况。
当分层较多时,由于要求各格子中例数不能太少,所需样本较大,往往难以做到;当混杂因素较多时,分层数也呈几何倍数增长,这将导致部分层中某个格子的频数为零,无法利用其信息。
(2)线性回归分析:由于因变量是分类变量,不能满足其正态性要求;有些自变量对因变量的影响并非线性。
(3)logistic回归:不仅适用于病因学分析,也可用于其他方面的研究,研究某个二分类(或无序及有序多分类)目标变量与有关因素的关系。
二、logistic回归分析(一)logistic回归的分类(1)二分类资料logistic回归:因变量为两分类变量的资料,可用非条件logistic回归和条件logistic回归进行分析。
非条件logistic回归多用于非配比病例-对照研究或队列研究资料,条件logistic回归多用于配对或配比资料。
(2)多分类资料logistic回归:因变量为多项分类的资料,可用多项分类logistic回归模型或有序分类logistic回归模型进行分析。
队列研究(cohort study):也称前瞻性研究、随访研究等。
是一种由因及果的研究,在研究开始时,根据以往有无暴露经历,将研究人群分为暴露人群和非暴露人群,在一定时期内,随访观察和比较两组人群的发病率或死亡率。
logistics回归解释Logistic回归是统计学中一个常用的分类算法,用于预测二元变量的结果。
例如,它可以用于预测一个人是否喜欢某个产品,或是否患有某种疾病。
Logistic回归的本质是一种线性模型,它通过将自变量的线性组合(在这里通常指特征值)传递到logistic函数中来预测响应变量。
这个函数的输出可以被解释为响应变量是二元的概率。
logistic函数(也称为逻辑斯蒂函数)将线性组合作为输入,并将其“挤压”到介于0和1之间的范围内,它的输出值表示响应变量是1的概率:$$ f(\mathrm{x}) = \frac{1}{1+\mathrm{e}^{-\mathrm{x}}} $$其中x是自变量的线性组合,它的定义可以写成:$$ \mathrm{x} = w_0 + w_1x_1 + w_2x_2 + ... + w_px_p $$其中,w是每个特征的权重,x是每个特征值。
这个方程中的第一个项(w0)是截距项,它确保对于所有的特征值为0的情况下,响应变量的概率为基本值。
当w0+w1x1+w2x2+...wp> 0时,logistic函数的输出为1,并且响应变量被预测为阳性(即响应变量等于1)。
反之,如果w0+w1x1+w2x2+...wp< 0,算法将预测响应变量等于0。
在训练Logistic回归模型时,我们需要确定每个特征的重要程度,以及最佳的随机误差项权重。
我们可以使用最大似然估计(MLE)算法来解决这个问题。
该算法将基于样本数据,逐步调整其参数,直到达到接近最佳拟合的状态。
总之,Logistic回归是一种流行的分类算法,可以处理许多不同的问题,例如预测身患某种疾病的人数,或预测客户对一种产品的反应。
它的输出值可以转化为比率或概率,这使得它非常灵活和可解释。
logistic回归原理Logistic回归是一种常用的分类算法,它基于Logistic函数进行建模,用于解决二分类问题。
本文将介绍Logistic回归的原理及其应用。
一、Logistic回归原理Logistic回归是一种广义线性模型,它的目标是通过对数据进行拟合,得到一个能够将输入数据映射到0和1之间的函数,从而进行分类。
其基本思想是通过线性回归模型的预测结果,经过一个Logistic函数(也称为Sigmoid函数)进行转换,将预测结果限制在0和1之间。
Logistic函数的定义如下:$$f(x) = \frac{1}{1+e^{-x}}$$其中,$e$是自然对数的底数,$x$是输入值。
Logistic函数的特点是在$x$接近正负无穷时,函数值趋近于1和0,而在$x=0$时,函数值为0.5。
这样,我们可以将Logistic函数的输出视为样本属于正类的概率。
而Logistic回归模型的表达式为:$$h_{\theta}(x) = f(\theta^Tx) = \frac{1}{1+e^{-\theta^Tx}}$$其中,$h_{\theta}(x)$表示预测值,$\theta$表示模型参数,$x$表示输入特征。
二、Logistic回归的应用Logistic回归广泛应用于二分类问题,例如垃圾邮件分类、疾病诊断、信用评估等。
下面以垃圾邮件分类为例,介绍Logistic回归的应用过程。
1. 数据预处理需要对邮件数据进行预处理。
包括去除HTML标签、提取文本特征、分词等操作。
将每封邮件表示为一个向量,向量的每个元素表示对应词汇是否出现。
2. 特征工程在特征工程中,可以通过选择合适的特征、进行特征组合等方式,提取更有用的特征。
例如,可以统计邮件中出现的特定词汇的频率,或者使用TF-IDF等方法进行特征提取。
3. 模型训练在模型训练阶段,需要将数据集划分为训练集和测试集。
通过最大似然估计或梯度下降等方法,求解模型参数$\theta$,得到训练好的Logistic回归模型。