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【机器学习】模型训练:scikitLearn线性模型的公式法与三种梯度下降法求解【机器学习】欠拟合及过拟合与学习曲线、误差来源【机器学习】scikitLearn正则化l1,l2,提前停止
逻辑回归(Logistic回归,也称为Logit回归)被广泛用于估算一个实例属于某个特定类别的概率。
与线性回归模型一样,逻辑回归模型也是计算输入特征的加权和(加上偏置项),但是不同于线性回归模型直接输出结果,它输出的是结果的数理逻辑值。
数理逻辑函数sigmoid:输出的值是0到1的数理逻辑值
当t<0时,σ(t)<0.5;当t≥0时,σ(t)≥0.5。所以如果是正类,逻辑回归模型预测结果是1,如果是负类,则预测为0。
即
变形为:
左侧是正例与负例概率比取对数,名为logit函数。训练逻辑回归的成本函数为:
我们假定概率值0代表负类,概率值1代表正类。
上述函数保证了如果正类的概率值被判定接近0,及负类的概率接近1,成本函数的值都会非常高。
这是个凸函数,所以通过梯度下降(或是其他任意优化算法)保证能够找出全局最小值。
这其实是交叉熵在2分类中特殊的表示形式,其一般形式为:
交叉熵的值越小,y和y预测这两个分布间越接近。
对应代码:
from sklearn.linear_model import LogisticRegression
log_reg = LogisticRegression(solver="lbfgs", random_state=42)
log_reg.fit(X, y)
Softmax回归:逻辑回归的推广
逻辑回归模型经过推广,可以直接支持多个类别,而不需要训练并组合多个二元分类器。
原理很简单:给定一个实例x,Softmax回归模型首先计算出每个类k的分数sk(x),然后对这些分数应用softmax函数(也叫归一化指数),估算出每个类的概率。
Softmax回归分类器预测具有最高估计概率的类(简单来说就是得分最高的类)
Softmax回归分类器一次只能预测一个类(即它是多类,而不是多输出),因此它只能与互斥的类(例如不同类型的植物)一起使用。
训练时同样采用交叉熵函数作为成本函数。(交叉熵与相对熵仅差一个常数,一般均使用交叉熵)
当用两个以上的类训练时,Scikit-Learn的LogisticRegressio默认选择使用的是一对多的训练方式,不过将超参数multi_class设置为"multinomial",可以将其切换成Softmax回归。
X = iris["data"][:, (2, 3)] # petal length, petal width
y = iris["target"]
softmax_reg = LogisticRegression(multi_class="multinomial",solver="lbfgs", C=10, random_state=42)
softmax_reg.fit(X, y)
C值越高,对模型正则化要求越少。
softmax_reg.predict_proba([[5, 2]])
array([[6.38014896e-07, 5.74929995e-02, 9.42506362e-01]])
得出结果为3者的概率值。