机器学习简易入门（四）- logistic回归

摘要：使用logistic回归来预测某个人的入学申请是否会被接受

声明：（本文的内容非原创，但经过本人翻译和总结而来，转载请注明出处）

本文内容来源：https://www.dataquest.io/mission/59/logistic-regression

 

原始数据展示

这是一份美国入学申请的录取记录表，admit – 是否录取，1代表录取，0代表否定；gpa – gpa成绩，gre – 绩点

import pandas

admissions = pandas.read_csv('admissions.csv')

在之前已经介绍过了线性回归，现在同样使用线性回归来进行预测

from sklearn.linear_model import LinearRegression

model = LinearRegression()

#训练模型

model.fit(admissions[['gre', 'gpa']], admissions["admit"])

admit_prediction = model.predict(admissions[['gre', 'gpa']])

plt.xlabel('gpa')

plt.ylabel('admit_prediction')

plt.scatter(admissions["gpa"], admit_prediction)

plt.show()

在上图中可见，有些预测结果小于0，而这明显是不对的，因为预测结果应该只能为0或者1，我们现在需要获取一个介于0和1之间的概率，然后通过之前的文章中介绍过的分类算法（机器学习简易入门（二）- 分类）来确定录取一个人的概率的阀值来决定录取结果，最终生成只有0和1的结果

 

logistic回归函数

logistic回归产生的输出都位于0和1之间，通常用来产生预测某个事件的发生概率，该函数的格式为，其中的e是一个无理数常量，该函数有一个很漂亮的形状

# logistic回归函数

def logit(x):

return np.exp(x) / (1 + np.exp(x)) 

# 在-6到6之间等差产生50个数

t = np.linspace(-6,6,50, dtype=float)

ylogit = logit(t)

#作图

plt.plot(t, ylogit, label="logistic")

plt.ylabel("Probability")

plt.xlabel("t")

plt.title("Logistic Function")

plt.show()

logistic回归

在线性回归方程中，可以将该方程产生的结果y放入到logistic回归方程，从而将线性方程产生的结果转换为一个概率，对于本文来说，这个logistic回归方程为，现在根据这个logistic回归方程就能产生一个录取概率。

类似于之前使用scikit-learn库中的线性回归，现在也可以直接使用该库中的logistic回归

from sklearn.linear_model import LogisticRegression

#对数据集进行随机重排序
admissions = admissions.loc[np.random.permutation(admissions.index)]

# 将随机排序后的前700条数据作为训练集，后面的作为测试集
num_train = 700
data_train = admissions[:num_train]
data_test = admissions[num_train:]

logistic_model = LogisticRegression()
logistic_model.fit(data_train[['gpa', 'gre']], data_train['admit'])

# 进行测试
fitted_test = logistic_model.predict_proba(data_test[['gpa', 'gre']])[:, 1] #因为predict_proba返回的是一个两列的矩阵，矩阵的每一行代表的是对一个事件的预测结果，第一列代表该事件不会发生的概率，第二列代表的是该事件会发生的概率。而这里需要的是第二列的数据
plt.scatter(data_test['gre'], fitted_test)
plt.xlabel('gre')
plt.ylabel('probability ')
plt.show()

评估模型

准确率

现在假设只要录取概率大于0.5的就能录取，计算一下这个模型的准确性

# predict()函数会自动把阀值设置为0.5

predicted = logistic_model.predict(data_train[['gpa','gre']])

# 计算在训练集中正确预测的准确率

accuracy_train = (predicted == data_train['admit']).mean()

#计算在测试集中正确预测的准确率

predicted = logistic_model.predict(data_test[['gpa','gre']])

accuracy_test = (predicted == data_test['admit']).mean()

ROC曲线

分别计算训练集和测试集的ROC曲线和AUC

from sklearn.metrics import roc_curve, roc_auc_score

train_probs = logistic_model.predict_proba(data_train[['gpa', 'gre']])[:,1]

test_probs = logistic_model.predict_proba(data_test[['gpa', 'gre']])[:,1]

#计算AUC

auc_train = roc_auc_score(data_train["admit"], train_probs)

auc_test = roc_auc_score(data_test["admit"], test_probs)

print('Auc_train: {}'.format(auc_train))

print('Auc_test: {}'.format(auc_test))

# 计算ROC曲线

roc_train = roc_curve(data_train["admit"], train_probs)

roc_test = roc_curve(data_test["admit"], test_probs)

# 作图

plt.plot(roc_train[0], roc_train[1])

plt.plot(roc_test[0], roc_test[1])