Classification and logistic regression

用回归怎么做分类?
比如用算法,分类出垃圾邮件和正常邮件,用0代表垃圾邮件,1代表正常邮件,那么需要做的就是使预测值在[0,1]区间内,越接近哪个,就是哪一类。

之所以用0-1之间的值,是为了后面用极大似然函数求参数方便

Logistic regression

1. 怎样才能使预测值 y 在[0,1]区间内?

预测值 y 也就是假设 h(x) 的值,所以需要选定一个合适的目标函数,使得不论什么输入x,都能输出0到1之间的值。

2. 选择什么样的目标函数比较合适?

  • 1 若还是采用线性回归的目标函数,由于此目标函数的值域太大,y值大于1或者小于0都没有什么意义,所以不能用线性回归。
  • 2 若采用单位阶跃函数,那么值域满足了要求,但是此函数不连续,求最优值时,很多优化算法不能适用,所以也不行。
  • 3 最好找到一个近似单位阶跃函数的“替代函数”,并且单调可微,是任意阶可导的凸函数。于是,我们采用逻辑回归。

逻辑回归函数公式

公式说明,自变量θx的值越大,预测值越接近1.

在这里,函数 g(z) 为,被称为logistic function 或 sigmoid function。

这是 g(z) 的函数图像

且函数g(z) 满足一个性质

3. 已经找到了合理的目标函数,采用什么方法,找到合适的参数θ?

极大似然逼近真实值

类似于线性回归,在一系列的假设下,我们可以通过极大似然函数来找到最小二乘回归。
这里,我们同样将一系列的概率假设应用到分类模型上,采用极大似然的方法来估计参数θ

1. 我们假设正例和负例的概率分别为

合成一个公式

此公式表达的意思为,同一个样例,被判别为正例的概率是h(x),被判别为负例的概率为1-h(x) (这里也就将,为什么要使预测值在0-1之间联系起来了

2. 那么,对于所有的样例发生的概率(所有概率相乘),有极大似然函数

此时,我们的任务就是找到最好的参数θ,使这个函数能够最大化,也就是最能够正确预测出所有样例的正负例。

采用log

采用梯度下降的方法,优化目标函数,找到参数θ。

3.采用随机梯度下降的方法来更新参数θ

注意,尽管这里的公式和前面线性回归时采用梯度下降的公式一样,但是其中的假设函数h(x) 却是完全不一样的了。

至此,可以利用逻辑回归,进行分类了。

还要注意的一点是,线性回归,逻辑回归中,都是在假设出概率的基础上,采用了极大似然函数,用以优化算法的。这个思想比较重要

另外,对于不同的算法和学习问题,我们采用通用的更新法则(梯度下降法),是不是有点意外? 见GLM models。

利用牛顿法求取目标函数最大值,讲义。

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