机器学习05-继续线性分类(软分类)---朴素贝叶斯模型

这一篇开始讲生成式的第一个模型,朴素贝叶斯模型。

我们首先来理解一下概率分类,现在假设有两个类别, Y1,Y2,  某样本X, 要么属于Y1, 要么属于Y2

p(Y_1|x) + p(Y_2|x) = 1

p(Y_1|x) > p(Y_2|x) 时, 属于Y1类,反之是Y2类

然后由贝叶斯公式,可得p(Y_1|x) = \frac{p(x,Y_1)}{p(x)}  = \frac{p(x|Y_1)p(Y_1)}{p(x)} ,p(Y_2|x) = \frac{p(x,Y_2)}{p(x)}  = \frac{p(x|Y_2)p(Y_2)}{p(x)}

分子是一样的,只要比较分母就可以了。从这里也可以看出来,生成式的分类模型,考虑的是联合概率。

这边p(Y_1)p(Y_2)是Y的先验概率,

p(x|Y_1)p(x|Y_2)是X在Y的条件概率

p(Y_1|x)p(Y_2|x) 是X在W上的后验概率

假设我们不知道先验概率, 则假设先验概率是一样的,在此情况下, 分类准则就变成了 p(x|Y_1)p(x|Y_2)


我们来看第一个模型,朴素贝叶斯模型

样本 x = [x_1,x_2,x_3,...,x_m]^T, 每个维度都是离散的, Y一共有两个类别

经过上面的分析,我们明确了现在要求的目标,就是联合概率,即p(x|Y) = p(x_1,x_2,x_3,....,x_m|Y) 和 p(Y)

p(x|Y) = p(x_1,x_2,x_3,....,x_m|Y) = \prod_{i=1}^m p(x_i|x_1,x_2,...x_{i-1},Y)

这个条件概率不好求,计算量比较大,为了简化条件概率的计算,这里就要引入朴素贝叶斯模型里面很重要的假设了,特征独立不相关。(有向概率图里面,也会有特征之间的假设,朴素贝叶斯模型中的条件独立性假设是最简单的)

因此p(x|Y)可以简化为 p(x|Y) = \prod_{i=1}^m p(x_i|Y)

我们只要统计样本中的条件概率和先验概率即可了。p(x_i|Y_j) = \frac{count(x_i,Y_j)}{count(Y_j)} p(Y_j) = \frac{count(Y_j)}{N} , N是样本个数

实际操作的时候,会因为样本数据量等原因,导致count(x_i,Y_j) = 0, 因此引入一个拉普拉斯平滑,避免概率为0, 

p(x_i|Y_j) = \frac{count(x_i,Y_j)+1}{count(Y_j)+v} , v是x_i可能取值的个数。

以上就是朴素贝叶斯模型了。核心就是要理解什么是生成式模型, 以及朴素贝叶斯里面引入特征独立不相关的原因。

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