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傻瓜指南:精确度、召回率和混淆矩阵

原文:www.kdnuggets.com/2020/01/guide-precision-recall-confusion-matrix.html

评估机器学习模型


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回归模型

RMSE 是评估machine learning模型表现的一个好指标。

如果测试集的 RMSE 显著高于训练集——模型很可能是过拟合了。(确保训练集和测试集来自相同/类似分布)

分类模型怎么样?

说出来你可能不信,评估分类模型并不像看起来那么简单

但是为什么呢?

你一定在想*‘难道我们不能把准确率作为终极指标吗?’*

准确率非常重要,但可能并不是总是最好的指标。让我们通过一个例子来看看为什么——

假设我们正在构建一个预测银行贷款是否会违约的模型

(S&P/Experian 消费者信贷违约综合指数报告的违约率为 0.91%)

让我们有一个虚拟模型,它总是预测贷款不会违约。你猜这个模型的准确率是多少?

===> 99.10%

印象深刻,对吧?不过,银行购买这个模型的概率绝对是零。????

虽然我们的模型有惊人的准确率,但这是一个准确率绝对不是合适指标的恰当例子。

如果不是准确率,还有什么呢?

除了准确率,还有许多其他方法来评估分类模型的性能

  • 混淆matrix

  • 精确度、召回率

  • ROC 和 AUC

在继续之前,我们将了解一些常见的术语,如果没有清晰理解,可能会让整个事情变成一个难以理解的迷宫。

简单吧?

看完这些后感觉完全不同????

但正如他们所说——每朵乌云都有银边

让我们逐一了解,从基本术语开始。

积极和消极——TP、TN、FP、FN

我用这个技巧来正确记住每个术语的含义。

(二分类问题。例如——预测银行贷款是否会违约)

那么真正的负类是什么意思呢?

真负例:我们在预测贷款不会违约时是正确的。

假阳性:我们错误地预测贷款会违约。

让我们巩固所学知识

另一张让我印象深刻的图片。

混淆矩阵

既然我们已经熟悉了 TP、TN、FP、FN——那么理解混淆矩阵将变得非常简单。

这是一个总结表,显示了我们模型在预测各种类别样本时的表现。这里的坐标轴是预测标签与实际标签。

用于分类模型预测贷款是否会违约的混淆矩阵。

精确率和召回率

精确率——也称为正预测值

正确预测的正例比例与所有预测为正例的总比例。

召回率——也称为敏感性、检测概率、真正例率

正确预测的正例比例与所有正例样本的总比例。

理解

为了理解精确率召回率,让我们以搜索为例。想想亚马逊主页上的搜索框。

精确率”是所有返回搜索结果中相关结果的比例。召回率是搜索引擎返回的相关结果与本应返回的相关结果总数的比率。

在我们预测贷款是否违约的情况下——拥有较高的召回率会更好,因为银行不想亏损,即使有轻微的违约疑虑,提醒银行也是一个好主意。

在这种情况下,低精确率可能是可以接受的。

注意:通常,我们必须在精确率和召回率之间做出选择。几乎不可能同时拥有高精确率和高召回率。

准确率

说到准确率,我们最喜欢的指标!

准确率定义为正确预测样本与总样本的比例。

就混淆矩阵而言,它的计算方法是:

记住,当所有类别同样重要时,准确率是一个非常有用的指标。但如果我们在预测病人是否有癌症时,这可能不适用。在这种情况下,我们可能能容忍假阳性,但不能容忍假阴性。

ROC 曲线

ROC 曲线(接收器操作特征曲线)图显示了分类模型在所有分类阈值下的表现。

(使用阈值:例如,如果你想计算 TPR 和 FPR,对于阈值 0.7,你需要将模型应用于每个样本,得到分数,如果分数大于或等于 0.7,则预测为正类;否则,预测为负类)

它绘制了 2 个参数:

  • 真正例率(召回率)

  • 假阳性率

表示未违约的人中,有多少百分比被识别为违约者。

预测与总预测正例的比例。

典型的 ROC 曲线。

降低分类阈值会将更多项目分类为正例,从而增加假阳性和真阳性的数量。

AUC

AUC代表*ROC 曲线下面积。*它提供了所有可能分类阈值下性能的综合测量。

ROC 曲线下面积(AUC)越高,分类器的表现越好。一个完美的分类器 AUC 为 1。通常,如果你的模型表现良好,你可以通过选择使 TPR 接近 1 而 FPR 接近 0 的阈值来获得一个好的分类器。

总结

在这篇文章中,我们了解了如何有效评估分类模型,特别是在单独查看准确率不足的情况下。我们理解了 TP、TN、FP、FN、精确度、召回率、混淆矩阵、ROC 和 AUC 等概念。希望这能让事情更清楚!

原文。经许可转载。

**Vipul Jain**是一位数据科学家,专注于机器学习,拥有从构思到生产的端到端数据产品开发经验。

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