机器学习中常用评估指标

2023年4月11日上午2:11 • 机器学习

评估指标 Evaluation metrics 可以说明模型的性能，辨别模型的结果。

我们建立一个模型后，计算指标，从指标获取反馈，再继续改进模型，直到达到理想的准确度。在预测之前检查模型的准确度至关重要，而不应该建立一个模型后，就直接将模型应用到看不到的数据上。

今天先来简单介绍几种回归和分类常用的评估方法。

回归

均方误差：

机器学习中常用评估指标

其中D为数据分布，p为概率密度函数。

from sklearn.metrics import mean_squared_error
y_true = [3, -0.5, 2, 7]
y_pred = [2.5, 0.0, 2, 8]
mean_squared_error(y_true, y_pred)

0.375

分类

二分类和多分类：

错误率

机器学习中常用评估指标

准确率

机器学习中常用评估指标

二分类

混淆矩阵：

机器学习中常用评估指标

from sklearn.metrics import confusion_matrix
pipe_svc.fit(X_train, y_train)
y_pred = pipe_svc.predict(X_test)
confmat = confusion_matrix(y_true=y_test, y_pred=y_pred)
print(confmat)

[[71  1]
[ 2 40]]

单纯用错误率，准确率是无法知道下面的问题，即在正负样本不平衡的情况下，准确率这个评价指标有很大的缺陷。比如在互联网广告里面，点击的数量是很少的，一般只有千分之几，如果用acc，即使全部预测成负类（不点击）acc 也有 99% 以上，没有意义。：

查准率，即精确率，精确率高了，就是误报低：

应用场景 - 当你想知道”挑出的西瓜中有多少比例是好瓜“

机器学习中常用评估指标

from sklearn.metrics import precision_score
from sklearn.metrics  import recall_score, f1_score
print('Precision: %.3f' % precision_score(y_true=y_test, y_pred=y_pred))

Precision: 0.976

查全率，即召回率，召回率高了，就是漏报低：

应用场景 - 当你想知道”所有好瓜中有多少比例被挑出来了“

机器学习中常用评估指标

print('Recall: %.3f' % recall_score(y_true=y_test, y_pred=y_pred))

Recall: 0.952

P-R图（precision - relation）：

当一个学习器的P-R曲线被另一个学习器的包住，那么后者性能优于前者。

当有交叉时，需要在具体查准率或者查全率下进行比较。

机器学习中常用评估指标

平衡点（Break Event Point BEP）：

即上图中三个红点。

综合考虑查准率，查全率的度量。

当查准率 = 查全率时的点，谁大谁更优。

F1度量：

也是综合考虑查准率，查全率的度量，比BEP更常用：

机器学习中常用评估指标

print('F1: %.3f' % f1_score(y_true=y_test, y_pred=y_pred))

F1: 0.964

Fβ：

可以表达对查准率，查全率的不同重视程度，

β>1 则查全率有更大影响， β<1 则查准率有更大影响， β=1 则为F1。

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One vs. All (OvA) 分类问题

这时会在 n 个二分类问题上综合考虑查准率，查全率。

宏～：先在每个混淆矩阵上计算率，再求平均

宏查准率

机器学习中常用评估指标

宏查全率

机器学习中常用评估指标

宏 F1

机器学习中常用评估指标

微～：先将各个混淆矩阵上对应元素求平均，再计算率

微查准率
机器学习中常用评估指标

微查全率
机器学习中常用评估指标

微 F1
机器学习中常用评估指标

ROC：

反映敏感性和特异性连续变量的综合指标，roc曲线上每个点反映着对同一信号刺激的感受性。

纵轴为TPR 真正例率，预测为正并且实际为正的样本占所有正例样本的比例

横轴为FPR 假正例率，预测为正并且实际为负的样本占所有负例样本的比例

机器学习中常用评估指标

对角线对应的是”随机猜想“，

机器学习中常用评估指标

当一个学习器的ROC曲线被另一个学习器的包住，那么后者性能优于前者。

有交叉时，需要用AUC进行比较。

AUC：

ROC曲线下的面积

机器学习中常用评估指标

import numpy as np
from sklearn.metrics import roc_auc_score
y_true = np.array([0, 0, 1, 1])
y_scores = np.array([0.1, 0.4, 0.35, 0.8])
roc_auc_score(y_true, y_scores)

0.75