机器学习学习笔记(二)---PR曲线

学习笔记 PR曲线

  • 一、P和R代表什么
    • TP FP TN FN 基本概念
    • P与R 的定义
    • 评估PR曲线
  • 二、绘制PR曲线
    • 代码
  • 参考文献

一、P和R代表什么

在信息检索中,我们经常会关心“检索出的信息中有多少比例是用户感兴趣的”“用户感兴趣的信息中有多少被检索出来了”。“查准率”(precision)与“查全率”(recall)是更为适用于此类需求的性能度量。

查准率P亦称“准确率
查全率R亦称“召回率

TP FP TN FN 基本概念

对于二分类问题,可将样例根据其真实类别与学习器预测类别的组合划分为真正例(true positive)、假正例(false positive)、真反例(true negative)、假反例(false negative)四种情形,令TP、FP、TN、FN分别表示其对应的样例数,则显然有TP+FP+TN+FN=样例总数.分类结果的“混淆矩阵”(confusion matrix)如图所示.
机器学习学习笔记(二)---PR曲线_第1张图片
真正例(true positive) TP:预测结果为正例,真实结果也为正例。
假正例(false positive) FP:预测结果为正例,真实结果却为反例。
真反例(true negative) TN:预测结果为反例,真实结果也为反例。
假反例(false negative) FN:预测结果为反例,真实结果却为正例。

P与R 的定义

准确率P和召回率R分别定义为:
机器学习学习笔记(二)---PR曲线_第2张图片
准确率和召回率是一对矛盾的度量,一般来说,准确率高时,召回率偏低;而召回率高时,准确率往往偏低。
(穷则精准打击,富则活力覆盖?!。。。)

根据机器学习的预测结果对样例进行排序,排在前面是学习机器认为可能性最高的正例,第二为次高,以此类推,直到最后是学习机器认为最不可能的正例样本。
按此顺序逐个把样本作为正例进行预测,则每次可以计算出当前的查全率,查准率.以查准率为纵轴、查全率为横轴作图,就得到了查准率-查全率曲线,即“P-R曲线”。

机器学习学习笔记(二)---PR曲线_第3张图片

评估PR曲线

机器学习学习笔记(二)---PR曲线_第4张图片

一般认为,一个曲线完全"包住"另一个曲线,则认为前者性能优于后者;如果两个曲线发生了相交,则不能直接认为两者的优劣,只能在具体的条件下进行比较。一个合理的判据是比较P-R曲线下面积的大小。

“平衡点”(Break-Event Point,简称BEP)是一个综合考虑查准率,查全率的性能度量,它是二者相同时的取值。可以通过比较曲线间的BEP的值来粗略判断优劣(在不同的应用场景中,重视的程度有所不同)

由于BER过于简化,更常用的是F1度量:
在这里插入图片描述
F1度量的一般形式--------Fβ
在这里插入图片描述
其中β>0度量了查全率对查准率的相对重要性. β = 1时退化为标准的F1; β >1时查全率有更大影响;β<1时查准率有更大影响.

二、绘制PR曲线

首先我们需要一个阈值T,大于等于这个阈值的我们认为是正样例,小于这个阈值的认为是负样例。
通过设置t的数量n,可以得到n对P和R的值,以此来评判模型的好坏。
(假设我们有如下数据)
机器学习学习笔记(二)---PR曲线_第5张图片

代码

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

if __name__=='__main__':
    TP=np.array([5,4,4,3,3,3,3,3,3,3])
    FN=np.array([0,1,1,2,2,2,2,2,2,2])
    FP=np.array([5,2,2,0,0,0,0,0,0,0])
    P=TP/(TP+FP)
    R=TP/(TP+FN)
    plt.plot(R, P)
    plt.xlabel('Recall')
    plt.ylabel('Precision')
    plt.show()

效果展示
机器学习学习笔记(二)---PR曲线_第6张图片

参考文献

周志华的西瓜书—《机器学习》

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