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邏輯斯諦回歸&最大熵模型
2018-02-21
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邏輯斯諦回歸&最大熵模型

邏輯斯諦回歸和最大熵模型,從原理上看二者并不十分相關(guān),不知是不是因?yàn)槠枷鄬^小,所以將這兩部分內(nèi)容放到一起。本文還是從原理、應(yīng)用場景以及優(yōu)缺點(diǎn)來做簡要介紹。

1、邏輯斯諦回歸

邏輯斯諦回歸通過結(jié)合線性回歸和Sigmod轉(zhuǎn)換函數(shù)(f(x)=1/(1+exp(x))),將數(shù)值預(yù)測結(jié)果轉(zhuǎn)換為不同類別的條件概率,取條件概率最大的類別為預(yù)測結(jié)果,從而實(shí)現(xiàn)樣本的分類。

該模型可應(yīng)用于各種分類場景。相比于其它分類算法,其最大的特點(diǎn)在于可以為預(yù)測的結(jié)果提供相應(yīng)的概率值,即可以直觀的分析每個(gè)樣本分類結(jié)果的確信程度。

2、最大熵模型

最大熵模型是指:在所有滿足約束條件的概率模型集合中,熵最大的模型是最好的;可以證明,在沒有其它約束條件時(shí),均勻分布模型是最大熵模型。

例如:P(A)+P(B)=1,按照最大熵模型得到P(A)=P(B)=0.5,也就是均勻分布。

可以從物理學(xué)的角度來理解該模型:根據(jù)熱力學(xué)第二定理,如果沒有外力干擾,系統(tǒng)的熵值是趨于不斷增加的。由此,在沒有其它額外參考信息的情況下,選擇熵值最大的模型是最可靠的,因?yàn)闆]有外在動(dòng)力時(shí),宇宙本來就是趨于無序的。

延伸:和決策樹模型的比對分析

粗看起來,上述模型似乎與在決策樹中選用熵增最大的特征參量有點(diǎn)兒矛盾。因?yàn)殪卦觯葱畔⒃鲆妫┳畲?,即意味著要得到熵最小的模型?

先明確一點(diǎn):兩個(gè)模型中關(guān)于熵的定義完全一樣,均用來表征模型的有序程度。熵值越大,越是無序。但兩個(gè)模型其實(shí)并不矛盾,理由如下:

1)二者應(yīng)用的前提不同。對于最大熵模型而言,在所有滿足約束條件的模型中,如果沒有其他的參考信息,則選用熵最大的模型;而決策樹模型中,由于提供了特征參量這樣的額外參考信息,因此不能直接應(yīng)用最大熵原理。

2)決策樹并沒有使用最小熵模型。我們都知道,完全生長決策樹的熵是最小的,然而卻常常不是最好的模型(容易“過擬合”),經(jīng)過剪枝后的決策樹反而能夠反映真實(shí)數(shù)據(jù)分布。如果說樹的分裂意味著熵的減小,則剪枝意味著熵的增加;這樣看來,我們選擇的其實(shí)是應(yīng)用了所有已知信息之后熵較大的模型。

3、梯度下降和牛頓法

關(guān)鍵的,二者主要的不同在于:梯度下降采用平面去逼近最優(yōu)解(要求函數(shù)一階可導(dǎo)),牛頓法采用曲面去逼近(要求函數(shù)二階可導(dǎo)),牛頓迭代法一般收斂的速度要快一些。

與梯度下降法(gradientdecend)對應(yīng)的,還有梯度上升法(gradient boost);它們的原理相同,梯度下降常用來求最小值,梯度上升用來求最大值。我們在處理分類問題時(shí),常常將其轉(zhuǎn)換為損失函數(shù)最小化的問題,因此梯度下降更為常用。


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