模型评价指标

概念

混淆矩阵、精准率、召回率这三个概念。

1.混淆矩阵:

         预测值0 预测值1
真实值0    TN     FP
真实值1    FN     TP

TN:真实值是0,预测值也是0,即我们预测是negative,预测正确了。
FP:真实值是0,预测值是1,即我们预测是positive,但是预测错误了。
FN:真实值是1,预测值是0,即我们预测是negative,但预测错误了。
TP:真实值是1,预测值是1,即我们预测是positive,预测正确了。
2.精准率(查准率):预测值为1,且预测对了的比例,即:我们关注的那个事件,预测的有多准。

3.召回率(查全率):所有真实值为1的数据中,预测对了的个数,即:我们关注的那个事件真实的发生情况下,我们成功预测的比例是多少。

应用

1.追求查准率场景
股票预测:未来股票是📈还是📉这样一个二分类问题。很显然“涨”才是我们关注的焦点,那么我们肯定希望:系统预测上涨的股票中,真正上涨的比例越大越好,这就是希望查准率高。那么我们是否关注查全率呢?在大盘中有太多的真实上涨股票,虽然我们漏掉了一些上升周期,但是我们没有买进,也就没有损失。但是如果查准率不高,预测上涨的结果下跌了,那就是实实在在的亏钱了。所以在这个场景中,查准率更重要。

2.追求召回率的场景
医疗领域疾病诊断:如果召回率低,意味着本来有一个病人得病了,但是没有正确预测出来,病情就恶化了。我们希望尽可能地将所有有病的患者都预测出来,而不是在看在预测有病的样例中有多准。

F1 Score(二者兼顾)

如果要我们综合精准率和召回率这两个指标,我们可能会想到取平均值这样的方法。F1 Score的思想也差不多:

F1 Score 是精准率和召回率的调和平均值。

什么是调和平均值?为什么要取调和平均值?调和平均值的特点是如果二者极度不平衡,如某一个值特别高、另一个值特别低时,得到的F1 Score值也特别低;只有二者都非常高,F1才会高。这样才符合我们对精准率和召回率的衡量标准。
因此在数据有偏的情况下,F1 Score的指标更好

ROC曲线

ROC曲线(Receiver Operation Characteristic Cureve),描述TPR和FPR之间的关系。x轴是FPR,y轴是TPR。

TPR就是所有正例中,有多少被正确地判定为正;FPR是所有负例中,有多少被错误地判定为正。 分类阈值取不同值,TPR和FPR的计算结果也不同,最理想情况下,我们希望所有正例 & 负例 都被成功预测 TPR=1,FPR=0,即 所有的正例预测值 > 所有的负例预测值,此时阈值取最小正例预测值与最大负例预测值之间的值即可。

TPR越大越好,FPR越小越好,但这两个指标通常是矛盾的。为了增大TPR,可以预测更多的样本为正例,与此同时也增加了更多负例被误判为正例的情况。

AUC面积

一般在ROC曲线中,我们关注是曲线下面的面积, 称为AUC(Area Under Curve)。这个AUC是横轴范围(0,1 ),纵轴是(0,1)所以总面积是小于1的。

ROC和AUC的主要应用:比较两个模型哪个好?主要通过AUC能够直观看出来。

ROC曲线下方由梯形组成,矩形可以看成特征的梯形。因此,AUC的面积可以这样算:(上底+下底)* 高 / 2,曲线下面的面积可以由多个梯形面积叠加得到。AUC越大,分类器分类效果越好。

AUC = 1,是完美分类器,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。
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。
AUC = 0.5,跟随机猜测一样,模型没有预测价值。
AUC < 0.5,比随机猜测还差;但只要总是反预测而行,就优于随机猜测。

R方

R方这个指标为什么好呢?

对于分子来说,预测值和真实值之差的平方和,即使用我们的模型预测产生的错误。
对于分母来说,是均值和真实值之差的平方和,即认为“预测值=样本均值”这个模型(Baseline Model)所产生的错误。
我们使用Baseline模型产生的错误较多,我们使用自己的模型错误较少。因此用1减去较少的错误除以较多的错误,实际上是衡量了我们的模型拟合住数据的地方,即没有产生错误的相应指标。
我们根据上述分析,可以得到如下结论:

R^2 <= 1
R2越大也好,越大说明减数的分子小,错误率低;当我们预测模型不犯任何错误时,R2最大值1
当我们的模型等于基准模型时,R^2 = 0
如果R^2 < 0,说明我们学习到的模型还不如基准模型。此时,很有可能我们的数据不存在任何线性关系。

knn下

调参
之前我们都是为knn算法传一个默认的k值。在具体使用时应该传递什么值合适呢?

这就涉及了机器学习领域中的一个重要问题:超参数。所谓超参数,就是在机器学习算法模型执行之前需要指定的参数。(调参调的就是超参数) 如kNN算法中的k。

与之相对的概念是模型参数,即算法过程中学习的属于这个模型的参数(kNN中没有模型参数,回归算法有很多模型参数)

如何选择最佳的超参数,这是机器学习中的一个永恒的问题。在实际业务场景中,调参的难度大很多,一般我们会业务领域知识、经验数值、实验搜索等方面获得最佳参数。

在具体的超参数搜索过程中会需要很多问题,超参数过多、超参数之间相互依赖等等。如何一次性地把我们想要得到最好的超参数组合列出来。sklearn中专门封装了一个超参数网格搜索方法Grid Serach。

自定义封装函数遇到的问题

notebook不可以import进ipynb中的方法,可以import来自py文件的方法
import注意路径问题、文件编码问题

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