朴素贝叶斯

朴素贝叶斯：基于概率论的分类方法

• 优点：在数据较少的情况下仍然有效，可以处理多类别问题。

• 缺点：对于输入数据的准备方式较为敏感。

• 适用数据类型：标称型数据。

• 贝叶斯决策理论
  核心思想：选择具有最高概率的决策

  • 特征独立——变为朴素贝叶斯

• 条件概率

  • 计算公式
    
    • 贝叶斯准则
      
  • 进行分类

• 一般流程

  • 收集数据：可以使用任何方法。本章使用RSS源。
  • 准备数据：需要数值型或者布尔型数据。
  • 分析数据：有大量特征时，绘制特征作用不大，此时使用直方图效果更好。
  • 训练算法：计算不同的独立特征的条件概率。
  • 测试算法：计算错误率。
  • 使用算法：一个常见的朴素贝叶斯应用是文档分类。可以在任意的分类场景中使用朴素贝叶斯分类器，不一定非要是文本。

• 假设

  • 特征独立
  • 每个特征同等重要

• 手写重要代码

import numpy as np
def creatVocabList(dataSet):
    """
    创建词汇表
    params  dataSet：二维列表
    returns list(vocabset)：词汇表
    """
    vocabset = set([])
    for document in dataSet:
        vocabset = vocabset | set(document)
    return list(vocabset)

def setOfWords2Vec(vocabList, inputSet):
    """
    文本转变为词向量，词集模型
    params vocabList：词汇表
    params inputSet：需要转化的单维列表
    returns returnVec：转化为数字的单维列表
    """
    returnVec = [0]*len(vocabList)
    for word in inputSet:
        if word in vocabList:
            returnVec[vocabList.index(word)] = 1
        else: 
            print("the word: %s is not in my Vocabulary!" % word)
    return returnVec

def bagOfWords2VecMN(vocabList, inputSet):
    """
    文本转变为词向量，词袋模型
    params vocabList：词汇表
    params inputSet：需要转化的单维列表
    returns returnVec：转化为数字的单维列表
    """
    returnVec = [0]*len(vocabList)
    for word in inputSet:
        if word in vocabList:
            returnVec[vocabList.index(word)] += 1
    return returnVec

def trainNB0(trainMat, trainCategory):
    """
    计算概率
    params trainMat：样本或者转化过的字典（二维列表）
    parmas trainCategory：trainMat所对应的标签
    returns p0Vect：在p0下的各个词的概率
    returns p1Vect：在p1下的各个词的概率
    """
    # trainMatrix=[]
    # for postinDoc in postingList:
    #     trainMatrix.append(setOfWords2Vec(myVocalList, postinDoc))  # 使用词集模型计算
    
    trainMatrix = trainMat
    numTrainDocs = len(trainMatrix)
    numWords = len(trainMatrix[0])
    pAbusive = sum(trainCategory) / float(numTrainDocs)
    p0Num = np.ones(numWords)
    p1Num = np.ones(numWords)  #change to np.ones()
    p0Denom = 2.0
    p1Denom = 2.0  #change to 2.0
    for i in range(numTrainDocs):
        if trainCategory[i] == 1:
            p1Num += trainMatrix[i]
            p1Denom += sum(trainMatrix[i])
        else:
            p0Num += trainMatrix[i]
            p0Denom += sum(trainMatrix[i])
    p1Vect = np.log(p1Num / p1Denom)  #change to np.log()
    p0Vect = np.log(p0Num / p0Denom)  #change to np.log()
    return p0Vect, p1Vect, pAbusive

def classifyNB(vec2Classify, p0Vec, p1Vec, pClass1):
    """
    计算朴素贝叶斯分类
    params vec2Classify：转化为词向量的需要测试的单维列表
    params p0Vec: trainNB0()的p0Vect输出
    params p1Vec: trainNB0()的p1Vect输出
    params pClass1: trainNB0()的pClass1输出
    returns 1/0: 分类标签
    """
    p1 = sum(vec2Classify * p1Vec) + np.log(pClass1)    #element-wise mult
    p0 = sum(vec2Classify * p0Vec) + np.log(1.0 - pClass1)
    if p1 > p0:
        return 1
    else:
        return 0

def testingNB(testEntry, listOPosts, listClasses):
    """
    测试函数
    params testEntry: 测试的一维数据列表
    params listOPosts: 数据集二维列表
    params listClasses: 数据集标签
    returns classified: 测试数据集的分类
    """
    myVocabList = creatVocabList(listOPosts)
    trainMat = []
    for postinDoc in listOPosts:
        trainMat.append(setOfWords2Vec(myVocabList, postinDoc))
        # trainMat.append(bagOfWords2VecMN(myVocabList, postinDoc))
    p0V, p1V, pAb = trainNB0(np.array(trainMat), np.array(listClasses))
    # testEntry = ['love', 'my', 'dalmation']
    thisDoc = np.array(setOfWords2Vec(myVocabList, testEntry))
    classified = classifyNB(thisDoc, p0V, p1V, pAb)
    return classified

• sklearn实现算法
  GaussianNB，MultinomialNB和BernoulliNB。其中GaussianNB就是先验为高斯分布的朴素贝叶斯，MultinomialNB就是先验为多项式分布的朴素贝叶斯，而BernoulliNB就是先验为伯努利分布的朴素贝叶斯。
  • sklearn.naive_bayes模块实现朴素贝叶斯模型
    • sklearn.naive_bayes.MultinomialNB

    class sklearn.naive_bayes.MultinomialNB(alpha=1.0, fit_prior=True, class_prior=None)
    

    • 参数

      • params alpha
        浮点型可选参数，默认为1.0，其实就是添加拉普拉斯平滑，即为上述公式中的λ ，如果这个参数设置为0，就是不添加平滑；
      • params fit_prior
        布尔型可选参数，默认为True。布尔参数fit_prior表示是否要考虑先验概率，如果是false,则所有的样本类别输出都有相同的类别先验概率。否则可以自己用第三个参数class_prior输入先验概率，或者不输入第三个参数class_prior让MultinomialNB自己从训练集样本来计算先验概率，此时的先验概率为P(Y=Ck)=mk/m。其中m为训练集样本总数量，mk为输出为第k类别的训练集样本数。
      • params class_prior
        可选参数，默认为None。

      fit_prior	class_prior	最终先验概率
      False	填或不填没有意义	P(Y = Ck) = 1 / k
      True	不填	P(Y = Ck) = mk / m
      True	填	P(Y = Ck) = class_prior

    • 方法

      • methods fit(self, X, y, sample_weight=None)
      • methods get_params(self, deep=True)
      • methods partial_fit(self, X, y, classes=None, sample_weight=None)
      • methods predict(self, X)
      • methods predict_log_proba(self, X)
      • methods predict_proba(self, X)
      • methods score(self, X, y, sample_weight=None)
      • methods set_params(self,**params)

    def TextClassifier(train_feature_list, test_feature_list, train_class_list, test_class_list):
    """
    params train_feature_list - 训练集向量化的特征文本
    params test_feature_list - 测试集向量化的特征文本
    params train_class_list - 训练集分类标签
    params test_class_list - 测试集分类标签
    returns test_accuracy - 分类器精度
    """
        classifier = MultinomialNB().fit(train_feature_list, train_class_list)
        test_accuracy = classifier.score(test_feature_list, test_class_list)
        return test_accuracy
    
    

参考

[1]作者：Jack-Cui
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/c406495762/article/details/77500679
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[2]机器学习实战
[3]统计学习方法