損失函式總結

2021-09-12 03:24:28 字數 1642 閱讀 5293

1.什麼是損失函式

損失函式(loss function)是用來估量模型的**值f(x)與真實值y的不一致程度,它是乙個非負實值函式,通常使用l(y, f(x))來表示,損失函式越小,模型認為效能就越好。

2.損失函式,代價函式和目標函式的區別

損失函式:計算的是乙個樣本的誤差

代價函式:是整個訓練集上所有樣本誤差的平均

目標函式:代價函式 + 正則化項

目標函式公式:

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3.損失函式種類及適用場景

3.1 0-1損失函式

0-1損失是指,**值和目標值不相等為1,否則為0:

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感知機就是用的這種損失函式。但是由於相等這個條件太過嚴格,因此我們可以放寬條件,即滿足 |y−f(x)|[img]

3.2 log損失

在邏輯回歸的推導中,它假設樣本服從伯努利分布(0-1)分布,然後求得滿足該分布的似然函式,接著用對數求極值。邏輯斯特回歸並沒有求對數似然函式的最大值,而是把極大化當做乙個思想,進而推導它的風險函式為最小化的負的似然函式。從損失函式的角度上,它就成為了log損失函式。

log損失函式的標準形式:

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損失函式l(y, p(y|x))表達的是樣本x在分類y的情況下,使概率p(y|x)達到最大值(換言之,就是利用已知的樣本分佈,找到最有可能(即最大概率)導致這種分布的引數值;或者說什麼樣的引數才能使我們觀測到目前這組資料的概率最大)。因為log函式是單調遞增的,所以logp(y|x)也會達到最大值,因此在前面加上負號之後,最大化p(y|x)就等價於最小化l了。

邏輯回歸的p(y=y|x)表示式如下(為了將類別標籤y統一為1和0,下面將表示式分開表示):

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將它帶入到上式,通過推導可以得到logistic的損失函式表示式,如下:

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邏輯回歸最後得到的目標式子如下:

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3.3 平方損失函式(最小二乘法, ordinary least squares )

簡單,計算方便;

歐氏距離是一種很好的相似性度量標準;

在不同的表示域變換後特徵性質不變。

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當樣本個數為n時,此時的代價函式變為:

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y-f(x)表示的是殘差,整個式子表示的是殘差的平方和,而我們的目的就是最小化這個目標函式值(注:該式子未加入正則項),也就是最小化殘差的平方和(residual sum of squares,rss)。

而在實際應用中,通常會使用均方差(mse)作為一項衡量指標,公式如下:

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3.4 指數損失函式(adaboost)

學過adaboost演算法的人都知道,它是前向分步加法演算法的特例,是乙個加和模型,損失函式就是指數函式。指數損失函式(exp-loss)的標準形式如下

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可以看出,adaboost的目標式子就是指數損失,在給定n個樣本的情況下,adaboost的損失函式為:

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3.5 hinge損失函式

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hinge 損失函式的標準形式

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3.6 絕對值損失函式

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4.總結

不同的演算法使用的損失函式不一樣,要根據相應模型來選擇損失函式。

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