第一章 統計學習及監督學習概論(五)

2021-10-24 06:28:52 字數 2224 閱讀 6873

學習方法的泛化能力是指由該方法學習到的模型對未知資料的**能力,是學習方法本質上的重要性質。現實中採用最多的就是通誤差來評價學習方法的泛化能力。公式表示為:

r (f

^)=e

p[l(

y,f^

(x))

]=∫x

xyl(

y,f^

(x))

p(x,

y)dx

dyr(\hat)=e_p[l(y,\hat(x))]=\int_l(y,\hat(x))p(x,y)dxdy

r(f^​)

=ep​

[l(y

,f^​

(x))

]=∫x

xy​l

(y,f

^​(x

))p(

x,y)

dxdy

f

^\hat

f^​表示學到的模型,泛化誤差越小表示泛化能力越強。

泛化能力往往通過研究泛化誤差的概率上界進行的,簡稱泛化誤差上界。其具有一下性質:

監督學習方法可以分為生成方法和判別方法,所學到的模型稱為生成模型和判別模型。

生成方法由資料學習聯合概率分布p(x

,y)p(x,y)

p(x,y)

,然後求出概率分布p(x

∣y)p(x|y)

p(x∣y)

,作為**模型,即生成模型:p(x

∣y)=

p(x,

y)p(

x)p(x|y)=\frac

p(x∣y)

=p(x

)p(x

,y)​

。之所以稱為生成方法因為模型表示了給定輸入x產生輸出y的生成關係。典型的生成模型有樸素貝葉斯和隱馬爾可夫模型。

判別方法由資料直接學習策略函式f(x

)f(x)

f(x)

或者條件概率分布p(x

∣y)p(x|y)

p(x∣y)

作為**的模型,即判別模型。典型的判別模型包括:k近鄰法、感知機、決策樹、邏輯斯蒂回歸模型、最大熵模型、支援向量機、提公升方法和條件隨機場等。

生成方法的特點:

判別方法的特點:

監督學習主要應用於三方面:分類問題、標註問題和回歸問題。

分類是監督學習的乙個核心問題。監督學習中,當輸出變數y取有限個離散值時,**問題就變成了分類問題。對於x可離散也可連續。而分類模型就是所謂的分類器,分類器對新的輸入進行輸出**時,稱為分類。有二分類和多分類。

評價分類器效能的指標一般是分類準確率,而對於二分類問題常用的評價指標時精確率與召回率。

精確率為:

p =t

ptp+

fpp = \frac

p=tp+f

ptp​

召回率為:

r =t

ptp+

fnr=\frac

r=tp+f

ntp​

還有f

1f_1

f1​值,是精確率和召回率的調和均值,即:

f 1=

2tp2

tp+f

p+fn

f_1=\frac

f1​=2t

p+fp

+fn2

tp​其中:

標註問題可以認為是分類問題的乙個推廣,也是結構**問題的簡單形式。標註問題的輸入是乙個觀測序列,而輸出是乙個標記序列或狀態序列。

標註問題分為學習和標註兩個過程。學習系統基於訓練資料集構建乙個模型,而標註系統按照學習得到的條件概率分布模型,對新的輸入觀測序列找到相應的輸出標記序列。

評價標註模型的指標與分類模型一樣,常用的有準確率、精確率和召回率。

標註常用的統計學習方法有隱馬爾可夫模型、條件隨機場

回歸用於**輸入變數(自變數)和輸出變數(因變數)之間的關係,故回歸問題的學習等價於數學擬合。

回歸問題分為學習和**兩個階段:

回顧問題按照輸入變數的個數分為一元回歸和多元回歸,而按照輸入變數和輸出變數之間關係的型別,分為線性回歸和非線性回歸

回歸學習最常用的損失函式是平方損失函式。

持續更新中……

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