金融风控数据挖掘--Task1

赛题分析：

通过给定训练集数据训练得模型，利用AUC作为评测指标，预测测试集中数据评判各属性金融风险。

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一.学习内容: 金融风控预测类常见的评估指标

1.ROC曲线

在信号检测理论中，接收者操作特征曲线（receiver operating characteristic curve，或者叫ROC曲线）是一种坐标图式的分析工具，用于 (1) 选择最佳的信号侦测模型、舍弃次佳的模型。 (2)在同一模型中设定最佳阈值。 在做决策时，ROC分析能不受成本、效益的影响，从而给出客观中立的建议。即当在正负样本分布发生变化时，其曲线形状能够基本保持不变。

在衡量学习器的泛化性能时，根据学习器的预测结果对样本排序，按此顺序逐个把样本作为正例进行输出，将ROC曲线假正例率（FPR）定义为x轴，真例率(TPR)定义为y轴。对于二分类的数据，可分为正类（positive）和负类（negative），有四种类型，即：

混淆矩阵

真实情况	预测结果
	正例	反例
正例	TP	FN
负例	FP	TN

将样本被划分为正类的概率排序，其中的一个正类概率作为阈值（threshold），大于等于threshold的测试样本作为正样本，小于threshold的测试样本作为负样本。那么根据真正类率和负正类率就得到样本个数个坐标点（FPR，TPR)，由此得到ROC曲线。当两个模型的ROC曲线发生交叉，很难直观的说模型更好，这时候可以用AUC来作为一个比较合理的判据。

• 真正类率（Sensitivity）： 代表分类器预测的正类中实际正实例占所有正实例的比例。
  $$TPR=\frac{TP}{TP+FN}$$

• 假正类率（1-Specificity）：代表分类器预测的正类中实际负实例占所有负实例的比例。
  $$FPR=\frac{FP}{FP+TN}$$

2.AUC

AUC表示“ROC 曲线下面积”。即曲线下面积测量的是从 (0,0) 到 (1,1) 之间整个 ROC 曲线以下的整个二维面积。

• AUC = 1，是完美分类器，采用这个预测模型时，存在至少一个阈值能得出完美预测。绝大多数预测的场合，不存在完美分类器。
• 0.5 < AUC < 1，优于随机猜测。这个分类器（模型）妥善设定阈值的话，能有预测价值。
• AUC = 0.5，跟随机猜测一样（例：丢铜板），模型没有预测价值。
• AUC < 0.5，比随机猜测还差；但只要总是反预测而行，就优于随机猜测。

3.P-R曲线

P-R曲线常被用在信息提取领域，同时当我们的数据集中类别分布不均衡时我们可以用PR曲线代替ROC。

将P-R曲线查全率（Precision）定义为x轴，查准率(Recall)定义为y轴。其与ROC曲线类似，根据学习器的预测结果对样本测试集进行排序，＂最可能＂是正例的排在最左边，＂最不可能＂是正例的排最右边．按此顺序逐个把样本作为正例进行输出。

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当P-R曲线越靠近右上方时，表明模型性能越好，与ROC曲线类似，在对不同模型进行比较时，若模型的PR曲线发生了交叉，则无法直接判断哪个模型更好．可以利用平衡点，即当查准率=查全率时的取值，如上图黑色线代表的模型的平衡点要大于橘色线模型代表的平衡点，表明前者优于后者，除此之外更为常用的是F1—Score，F1—Score 查准率和查全率是相互影响的，查准率升高则查全率下降，反之则下降。如果需要兼顾二者，就需要二者的结合F1—Score。

• 查准率（Precision）： 代表正确预测为正样本（TP）占预测为正样本(TP+FP)的百分比。
  $$Precision=\frac{TP}{TP+FP}$$

• 查全率（Recall）： 代表正确预测为正样本（TP）占正样本(TP+FN)的百分比。

$$Recall=\frac{TP}{TP+FN}$$

• F1-Score ：

$$F1\text{-}Score=\frac{2}{\frac{1}{Precision}+\frac{1}{Recall}}$$

4.K-S

KS(Kolmogorov-Smirnov)统计量是由两位苏联数学家A.N. Kolmogorov和N.V. Smirnov提出。在风控中，KS常用于评估模型区分度。区分度越大，说明模型的风险排序能力（ranking ability）越强。

将K-S曲线将真正例率和假正例率都作为y轴，x轴则由选定的阈值来充当。

• K-S：

$$K-S=max(TPR-FPR)$$

KS不同代表的不同情况，一般情况KS值越大，模型的区分能力越强，但是也不是越大模型效果就越好，如果KS过大，模型可能存在异常，所以当KS值过高可能需要检查模型是否过拟合。以下为KS值对应的模型情况，但此对应不是唯一的，只代表大致趋势。

KS（%）	好坏区分能力
20以下	不建议采用
20-40	较好
41-50	良好
51-60	很强
61-75	非常强
75以上	过于高，疑似存在问题

二.学习中遇到的问题

• 因为对机器学习没有基础，一开始不懂的如何计算得出（FRP，TRP），其实就是不太清楚TP，FN，FP，TN具体的含义是什么。后来明白了TP为大于等于阈值的正样本，FN为大于等于阈值的负样本，同理知FP，TN。通过公式计算就可得出样本个数的（FRP，TRP）坐标点，可描绘出ROC曲线。最后比较可知，哪一个点下为最优阈值。

• 另外一种方法：把横轴的刻度间隔设为$\frac{1}{N}$，纵轴的刻度间隔设为$\frac{1}{P}$，N,P分别为负样本与正样本数量。然后再根据模型的输出结果降序排列，依次遍历样本，从0开始绘制ROC曲线，每遇到一个正样本就沿纵轴方向绘制一个刻度间隔的曲线，每遇到一个负样本就沿横轴方向绘制一个刻度间隔的曲线，遍历完所有样本点以后，曲线也就绘制完成了。

• 利用python调库同样也可以绘制出ROC曲线，

  from sklearn.metrics import roc_curve
  

三.学习的思考与总结

通过这次为时两天的学习，学到除均值、方差等常见方法以外的评估指标，对机器学习这一方面是刚接触，所以有很多地方理解起来比较费时间。总结起来就是ROC曲线被广泛应用于二分类问题中来评估分类器的可信度，当处理一些高度不均衡的数据集时，P-R曲线能表现出更多的信息。ROC曲线由于兼顾正例与负例，所以适用于评估分类器的整体性能，相比而言P-R曲线完全聚焦于正例。而当数据属性较多时，则采用P-R曲线为更优。

参考链接：
https://www.jianshu.com/p/2ca96fce7e81
https://www.cnblogs.com/dlml/p/4403482.html