一條SQL搞定資訊增益的計算

2021-07-31 05:41:04 字數 2559 閱讀 8020

介紹資訊增益之前,首先需要介紹一下熵的概念,這是乙個物理學概念,表示「乙個系統的混亂程度」。系統的不確定性越高,熵就越大。假設集合中的變數x=,它對應在集合的概率分別是p=。那麼這個集合的熵表示為:

舉乙個的例子:對遊戲活躍使用者進行分層,分為高活躍、中活躍、低活躍,遊戲a按照這個方式劃分,使用者比例分別為20%,30%,50%。遊戲b按照這種方式劃分,使用者比例分別為5%,5%,90%。那麼遊戲a對於這種劃分方式的熵為:

同理遊戲b對於這種劃分方式的熵為:

遊戲a的熵比遊戲b的熵大,所以遊戲a的不確定性比遊戲b高。用簡單通俗的話來講,遊戲b要不就在上公升期,要不就在衰退期,它的未來已經很確定了,所以熵低。而遊戲a的未來有更多的不確定性,它的熵更高。

介紹完熵的概念,我們繼續看資訊增益。為了便於理解,我們還是以乙個實際的例子來說明資訊增益的概念。假設有下表樣本

!第一列為qq,第二列為性別,第三列為活躍度,最後一列使用者是否流失。我們要解決乙個問題:性別和活躍度兩個特徵,哪個對使用者流失影響更大?我們通過計算資訊熵可以解決這個問題。

按照分組統計,我們可以得到如下資訊:

其中positive為正樣本(已流失),negative為負樣本(未流失),下面的數值為不同劃分下對應的人數。那麼可得到三個熵:

整體熵:

性別熵:

性別資訊增益:

同理計算活躍度熵:

活躍度資訊增益:

活躍度的資訊增益比性別的資訊增益大,也就是說,活躍度對使用者流失的影響比性別大。在做特徵選擇或者資料分析的時候,我們應該重點考察活躍度這個指標。

從表2中我們不難發現,在計算資訊熵和資訊增益之前,需要對各維度做彙總計數,計算各公式中出現的分母。hive sql中,cube能幫助我們很快的做彙總計算,話不多說直接上**:

select

t1.feature_name,

sum((ea_all/es)*ea) as gain,

sum(nvl(-(ea_all/es)*log2(ea_all/es),0)) as info,--計算資訊增益率的分母 sum((ea_all/es)*ea)/sum(nvl(-(ea_all/es)*log2(ea_all/es),0)) as gain_rate--資訊增益率計算 from ( select feature_name, feature_value, ea_all, --key step2 對於整體熵,要記得更換符號,nvl的出現是防止計算log2(0)得null case when feature_value='-100' then -(nvl((ea_positive/ea_all)*log2(ea_positive/ea_all),0)+nvl((ea_negative/ea_all)*log2(ea_negative/ea_all),0)) else (nvl((ea_positive/ea_all)*log2(ea_positive/ea_all),0)+nvl((ea_negative/ea_all)*log2(ea_negative/ea_all),0)) end as ea from ( select feature_name, feature_value, sum(case when is_lost=-100 then user_cnt else 0 end) as ea_all, sum(case when is_lost=1 then user_cnt else 0 end) as ea_positive, sum(case when is_lost=0 then user_cnt else 0 end) as ea_negative from ( select feature_name, --key step1 對feature值和label值做彙**計,1、用於熵計算的分母,2、計算整體熵情況 case when grouping(feature_value)=1 then '-100' else feature_value end as feature_value, case when grouping(is_lost)=1 then -100 else is_lost end as is_lost, count(1) as user_cnt from ( select feature_name,feature_value,is_lost from gain_caculate )group by feature_name,cube(feature_value,is_lost) )group by feature_name,feature_value ) )t1 join ( --key step3資訊增益計算時,需要給出樣本總量作為分母 select feature_name,count(1) as es from gain_caculate group by feature_name )t2 on t1.feature_name=t2.feature_name group by t1.feature_name

資料表結構如下:

關鍵步驟說明:

keystep1:各特徵的熵計算

keystep2:各feature下的資訊增熵

資訊增益計算結果:

以上為資訊熵計算過程的sql版本,其關鍵點在於使用cube實現了feature和label所需要的彙總計算。需要的同學只需要按照規定的表結構填入資料,修改sql**即可計算資訊增益。文中如有不足的地方,還請各位指正。

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