【实验目的】

理解逻辑回归算法原理,掌握逻辑回归算法框架;
理解逻辑回归的sigmoid函数;
理解逻辑回归的损失函数;
针对特定应用场景及数据,能应用逻辑回归算法解决实际分类问题。

【实验内容】

1.根据给定的数据集,编写python代码完成逻辑回归算法程序,实现如下功能:

建立一个逻辑回归模型来预测一个学生是否会被大学录取。假设您是大学部门的管理员,您想根据申请人的两次考试成绩来确定他们的入学机会。您有来自以前申请人的历史数据,可以用作逻辑回归的训练集。对于每个培训示例,都有申请人的两次考试成绩和录取决定。您的任务是建立一个分类模型,根据这两门考试的分数估计申请人被录取的概率。
算法步骤与要求:

(1)读取数据;(2)绘制数据观察数据分布情况;(3)编写sigmoid函数代码;(4)编写逻辑回归代价函数代码;(5)编写梯度函数代码;(6)编写寻找最优化参数代码(可使用scipy.opt.fmin_tnc()函数);(7)编写模型评估(预测)代码,输出预测准确率;(8)寻找决策边界,画出决策边界直线图。

2. 针对iris数据集,应用sklearn库的逻辑回归算法进行类别预测。

要求:

(1)使用seaborn库进行数据可视化;(2)将iri数据集分为训练集和测试集(两者比例为8:2)进行三分类训练和预测;(3)输出分类结果的混淆矩阵。

【实验报告要求】

对照实验内容,撰写实验过程、算法及测试结果;
代码规范化:命名规则、注释;
实验报告中需要显示并说明涉及的数学原理公式;
查阅文献,讨论逻辑回归算法的应用场景;

 一实验步骤

1、读取数据

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_数据

 

2、绘制数据观察数据分布情况

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_机器学习多项逻辑回归课后习题_02

 

 3、sigmoid函数

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_数据集_03

 

 4、逻辑回归代价函数

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_数据集_04

 

 5、梯度函数

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_机器学习多项逻辑回归课后习题_05

 

 6、寻找最优化参数

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_代价函数_06

 

 7、模型预测输出预测准确率

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_数据_07

 

8、画出决策边界直线图

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_数据_08

 

 二:

1针对iris数据集,应用sklearn库的逻辑回归算法进行类别预测

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_数据集_09

 

 2、将iri数据集分为训练集和测试集(两者比例为8:2)进行三分类训练和预测

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_数据集_10

 

 3、输出分类结果的混淆矩阵

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_数据集_11

 

 本次实验使用到的数学原理公式

1、sigmoid函数公式

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_机器学习多项逻辑回归课后习题_12

 

 

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_代价函数_13

 

 2、逻辑回归代价函数

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_代价函数_14

 

 3、梯度函数

机器学习多项逻辑回归课后习题 逻辑回归算法实验报告_数据集_15

 

 实验小结

优点:

实现简单,广泛的应用于工业问题上;
分类时计算量非常小,速度很快,存储资源低;
便利的观测样本概率分数;
对逻辑回归而言,多重共线性并不是问题,它可以结合L2正则化来解决该问题;
计算代价不高,易于理解和实现;
缺点:

当特征空间很大时,逻辑回归的性能不是很好;

容易欠拟合,一般准确度不太高

不能很好地处理大量多类特征或变量;

只能处理两分类问题(在此基础上衍生出来的softmax可以用于多分类),且必须线性可分;
对于非线性特征,需要进行转换;
可用于场景:

  • 广告点击率
  • 是否为垃圾邮件
  • 是否患病
  • 金融诈骗
  • 虚假账号