7.gitchat训练营-朴素贝叶斯分类器——从贝叶斯定理到分类模型

1.分类VS回归

Classification VS Regression

        分类模型VS回归模型,最根本的不同:前者是预测一个标签(类型、类别);后者则是预测一个量。
        换一个角度来看,分类模型输出的预测值是离散值;而回归模型输出的预测值则是连续值。也就是说输入一个样本给模型,回归模型给出的预测结果是在某个值域(一般是实数域或其子集)上的任意值;而分类模型则是给出特定的某几个离散值之一。

2.贝叶斯定理

贝叶斯公式如下:
p(A|B)=\frac{P(B|A)P(A)}{P(B)}
        用语言解释就是:在 B 出现的前提下 A 出现的概率,等于 A 和 B 都出现的概率除以 B 出现的概率。
一般化的贝叶斯公式
        更一般化的情况,假设事件 A 本身又包含多种可能性,即 A 是一个集合:A=\begin{Bmatrix}A_1,A_2,...,A_n\end{Bmatrix},那么对于集合中任意的A_i,贝叶斯定理可用下式表示:
P(A_i|B)=\frac{P(B|A_i)P(A_i)}{\sum_jP(B|A_j)P(A_j)}
连续概率的贝叶斯定理的形式为(下面所说的A和B对应之前贝叶斯公式中的A与B):
f(x|y)=\frac{f(y|x)f(x)}{\int_{-\infty}^\infty f(y|x)f(x)dx}
        其中,f(x|y)是给定B=y时,A的后验分布;f(x)则是A的先验分布概率函数。
        为了方便起见,这里的 f 在这些专有名词中代表不同的函数。

3.朴素贝叶斯分类器(Naïve Bayes Classifier)

        “朴素贝叶斯”(Naïve Bayes)既可以是一种算法——朴素贝叶斯算法,也可以是一种模型——朴素贝叶斯分类模型(分类器)。

朴素贝叶斯算法

        首先讲作为算法的 Naïve Bayes,朴素贝叶斯算法可以直接利用贝叶斯定理来实现。先来看简洁版的贝叶斯定理:
p(A|B)=\frac{P(B|A)P(A)}{P(B)}
        在之前的几个例子中,为了便于理解,当 B 作为 A 的条件出现时,我们假定它总共只有一个特征。但在实际应用中,很少有一件事只受一个特征影响的情况,往往影响一件事的因素有多个。假设,影响B的因素有n个,分别是b_1,b_2,...,b_n
        则P(A|B)可以写为:
P(A|b_1,b_2,...,B_n)=\frac{P(A)P(b_1,b_2,...,b_n|A)}{P(b_1,b_2,...,b_n)}
        A的先验概率P(A)和多个因素的联合概率P(b_1,b_2,...,b_n)都是可以单独计算的,与Ab_i之间的关系无关,因此这两项都可以被看作常数。
        对于求解P(A|b_1,b_2,...,b_n)在,最关键的是P(b_1,b_2,...,b_n|A)。根据链式法则可得:
P(b_1,b_2,...,b_n|A)=P(b_1|A)P(b_2|A,b_1)P(b_3|A,b_1,b_2)\cdots P(b_n|A,b_1,b_2,...,b_n)
        上面的求解过程,看起来好复杂,但是,如果从b_1b_n这些特征之间,在概率分布上是条件独立的,也就是说每个特征b_i与其他特征都不相关。
        那么,当i\neq j时,有P(b_i|A,b_j)=P(b_i|A)——无关条件被排除到条件概率之外。因此,当b_1,b_2,...,b_n中每个特征与其他n-1个特征都不相关时,就有:
P(A|b_1,b_2,...b_n)=\frac{1}{z}P(A)\prod_{i=1}^nP(b_i|A)
        注意此处的z对应P(b_1,b_2,...,b_n)

一款极简单的朴素贝叶斯分类器

        上式中的b_1b_n是特征(Feature),而A则是最终的类别(Class),所以,换一个写法:
P(C|F_1,F_2,...,F_n)=\frac{1}{z}P(C)\prod_{i=1}^nP(F_i|C)
        这个公式也就是我们的朴素贝叶斯分类器的模型函数
        它用来做预测时是这样的:

  • 有一个朴素贝叶斯分类模型(器),它能够区分出k个类(c_1,c_2,...,c_k),用来分类的特征有n个:(F_1,F_2,...,F_n)
  • 现在有个样本s,我们要用NB分类器对它做预测,则需要先提取出这个样本的所有特征值F_1F_2,将其带入到下式中进行k次运算:
    P(C=c_j)\prod_{i=1}^nP(F_i=f_i|C=c_j)
  • 然后比较这k次的结果,选出使得运算结果达到最大值的那个c_j(j=1,2,...,k)——这个c_j对应的类别就是预测值。
            假设我们当前有一个模型,总共只有两个类别:c_1c_2;有三个Feature:F_1F_2F_3F_1有两种可能性取值:f_{11}f_{12}F_2有三种可能性取值:f_{21}f_{22}f_{23}F_3也有两种可能性取值:f_{31}f_{32}
            那么对于这个模型,我们要做的就是通过训练过程,获得下面这些值:
    P(C=c_1)P(C=c_2)P(F_1=f_{11}|C=c_1)P(F_1=f_{12}|C=c_1)
    P(F_2=f_{21}|C=c_1)P(F_2=f_{22}|C=c_1)P(F_2=f_{23}|C=c_1)
    P(F_3=f_{31}|C=c_1)P(F_3=f_{32}|C=c_1)P(F_1=f_{11}|C=c_2)
    P(F_1=f_{12}|C=c_2)P(F_2=f_{21}|C=c_2)P(F_2=f_{22}|C=c_2)
    P(F_2=f_{23}|C=c_2)P(F_3=f_{31}|C=c_2)P(F_3=f_{32}|C=c_2)
            把这些概率值都算出来以后,就可以用来做预测了。
            比如我们有一个需要预测的样本 X,它的特征值分别是f_{11}f_{22}f_{31},那么
    样本X被分为c_1的概率是:
    P(C=c_1|x)=P(c=c_1|F_1=f_{11},F_2=f_{22},F_2=f_{31})
    \alpha P(C=c_1)P(F_1=f_{11}|C=c_1)P(F_2=f_{22}|C=c_1)P(F_3=f_{31}|C=c_1)
    样本X被分为c_2的概率是:
    P(C=c_2|x)=P(c=c_2|F_1=f_{11},F_2=f_{22},F_2=f_{31})
    \alpha P(C=c_2)P(F_1=f_{11}|C=c_2)P(F_2=f_{22}|C=c_2)P(F_3=f_{31}|C=c_2)
            两者都算出来以后,只需要对比P(C=c_1|x)P(C=c_2|x)谁更大,那么这个样本的预测值就是对应类别。
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 216,544评论 6 501
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,430评论 3 392
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 162,764评论 0 353
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,193评论 1 292
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,216评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,182评论 1 299
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,063评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,917评论 0 274
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,329评论 1 310
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,543评论 2 332
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,722评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,425评论 5 343
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,019评论 3 326
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,671评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,825评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,729评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,614评论 2 353

推荐阅读更多精彩内容

  • 1 贝叶斯方法 长久以来,人们对一件事情发生或不发生的概率,仅仅有固定的0和1,即要么发生,要么不发生。假设问那时...
    高永峰_GYF阅读 2,834评论 0 11
  • 朴素贝叶斯 在机器学习中,朴素贝叶斯分类器是一系列以假设特征之间强(朴素)独立下运用贝叶斯定理为基础的简单概率分类...
    七八音阅读 20,554评论 0 21
  • 分类问题 已知m个样本 ,x是特征变量,y是对应的类别。 要求一个模型函数h,对于新的样本 ,能够尽量准确的预测出...
    城市中迷途小书童阅读 776评论 0 1
  • 难过。是因为你,帮你妈骂我,吵着要跟我离婚,之后,没一句话没一个字问候。 本来,妈跟老婆吵架,作为男人,是妈和老婆...
    云笑日出阅读 133评论 0 0
  • 张清的日精进第94天 体验入 今天全公司都在宣讲得锦旗的事。 都是全员生发的学员。 找核心 员工之魂 转身用 有交...
    kiyoi2017阅读 179评论 0 3