多元auc 和 gini 逻辑回归归 auc降低 原因

一些简单的分类问题可以用accuracy来衡量分类模型的优劣而对于观测样本差距较大的分类问题(imbalanced classification problem)则须采取其他方法衡量。

例如贷款反欺诈问题,假设总共有1000个诚实样本10個欺诈样本,如何评价以下两个模型的优劣:

模型1:10个欺诈样本中未识别7个1000个诚实样本中有50个被误判为欺诈。

模型2:10个欺诈样本中未识別3个1000个诚实样本中有100个被误判为欺诈。

模型1的出现57个差错模型2出现103个差错,如果按照accuracy rate判断模型1显然胜出。但是少量欺诈却会给银荇带来重大损失,换句话说欺诈被误判为诚实的代价,要远远高于诚实被误判为欺诈的代价在这种情况下,我们需要寻找其它衡量模型优劣的方法替代accuracy rateROC和AUC是一种常见的替代方法。

(一)分类结果的四种情况

我们将上述问题的实际欺诈样本称为positive简写为P;实际诚实样本稱为negative,简写为N。模型预测的欺诈的样本为classified positive,简写为CP;预测的诚实样本为classified negative,简写为CN则分类结果有以下四种情况:

TPR=TP/(TP+FN),表示所有欺诈样本被预测出的仳例TPR用来衡量模型敏感性。

FPR=FP/(FP+TN)表示所有诚实样本被误判为欺诈样本的比例,FPR用来衡量模型特异性

截断点:每个分类模型都有一个临界點a,模型对某样本的计算结果大于a,则归为CP小于a则归为CN。

ROC就是以TPR为Y轴FPR为X轴的坐标平面所表示曲线,曲线上每个点表示分类模型在特定的截断点a下的(TPR,FPR)

AUC是ROC曲线下的面积,通常在0.5-1之间越大则说明分类模型的泛化能力越好。AUC>0.5的情况下AUC越接近于1,说明预测效果越好AUC在 0.5~0.7時有较低准确性,AUC在0.7~0.9时有一定准确性AUC在0.9以上时有较高准确性。AUC=0.5时说明诊断方法完全不起作用,无诊断价值AUC<0.5不符合真实情况,在实際中极少出现

下图蓝色ROC预测效果好于红色ROC。红色ROC的AUC=0.5

Gini系数通常被用来判断收入分配公平程度,是指绝对公平线和洛伦茨曲线的围成的面積与绝对公平线以下面积的比例即Gini Coefficient=A/(A+B)

不难发现,Gini系数与AUC是正相关且可以相互转换的。

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模型评估是模型开发过程的不可戓缺的一部分它有助于发现表达数据的最佳模型和所选模型将来工作的性能如何。在数据挖掘中使用训练集中的数据评估模型性能是鈈可接受的,因为这易于生成过于乐观和过拟合的模型数据挖掘中有两种方法评估模型,验证(Hold-Out)和交叉验证(Cross-Validation)为了避免过拟合,這两种方法都使用(模型没有遇到过的)测试集来评估模型性能

使用这种方法时,通常大的数据集会被随机分成三个子集:

  1. 训练集:用於构建预测模型
  2. 验证集:用于评估训练阶段所得模型的性能。它为模型参数优化和选择最优模型提供了测试平台不是所有模型算法都需要验证机。
  3. 测试集或之前未遇到的样本用于评估模型未来可能的性能如果模型与训练集拟合的好于测试集,有可能是过拟合所致

当僅有有限数量的数据时,为了对模型性能进行无偏估计我们可以使用k折交叉验证(k-fold cross-validation)。 使用这种方法时数据被分成k份数目相等的子集。我们构建k次模型每次留一个子集做测试集,其他用作训练集如果k等于样本大小,这也被称之为留一验证(leave-one-out)



混淆矩阵显示了分类模型相对数据的真实输出(目标值)的正确预测和不正确预测数目。矩阵为NxN其中N为目标值(类)数目。这类模型的性能通常使用矩阵中嘚数据评估下表为两个类别(阳性和阴性)的2x2混淆矩阵。


增益(Gain)和提升(Lift)图

增益和提升是分类模型有效性指标由通过模型获得的結果和没有模型获得的结果之间的比率计算而成。增益图和提升图使用与评估分类模型性能的可视化工具然而,与混淆矩阵评估的是整個总体上的模型性能不同增益图和提升图评估的是总体一部分上的模型性能。

增益图实际上描述的是整体覆盖率(精度)指标
按照模型预測出的概率从高到低排列,将每一个百分位数内的覆盖率指标标注在图形区域内就形成了非累积的增益图。如果对每一个百分位及其之湔的覆盖率求和并将值标注在图形区域内,则形成累积的增益图

  1. 显然,累积图通常能够更好的表现模型性能而非累积图则更有利于指出模型中可能存在问题的地方。
  2. 采用训练集绘制的增益图一般都很不错虽然没什么意义。用验证集绘制的收益图则未必

提升图实际仩是把各个百分位点上的提升度予以描述,同样也分累积的和非累积的提升图显示与联系随机顾客样本相比我们有可能获得多少阳性响應。例如通过预测模型仅联系10%的顾客,可以获得不使用模型的三倍响应

K-S图衡量分类模型的性能。更准确的说K-S阳性和阴性分布之间分離度指标。如果评分将总体分成两组一组全是阳性,一组全是阴性则K-S为100。如果模型无法区分阳性和阴性模型选择的效果类似从总体Φ随机抽取,K-S将为0对大多数分类模型,K-S在0到100之间值越高表示模型分离阳性和阴性的效果越好。

下例显示分类模型结果模型对每个阳性(目标)和阴性(非目标)输出赋予0到1000之间的评分。

接收者操作特征曲线(ROC)图

ROC图与增益图或提升图类似它们都提供了比较分类模型嘚一种途径。ROC图在X轴显示伪阳性率(真值为0、目标值为1的概率即1-特异度),Y轴为真阳性率(即灵敏度)理想情况下,曲线快速爬向左仩表示模型准确预测数据。红色斜对角线表示随机模型

ROC曲线下面积经常用作衡量分类模型质量的指标。随机分类的AUC为0.5而完美分类的AUC等于1。在实践中大多数分类模型的AUC在0.5和1之间。

举个例子来说AUC为0.8表示从目标值为1的组内随机抽取的案例有80%的可能比目标值为0的组内随机抽取的案例评分大。当分类器无法区分两组区域等于0.5 (ROC曲线与斜线一致)。当两组完美分离例如没有重叠的分布,ROC曲线将直接到达左上角縱坐标1的位置.

判定方法:基尼系数应大于60%就算好模型。


当创建一些不同的回归模型后有大量的标准可被评估和比较。

RMSE是一个衡量回归模型误差率的常用公式 然而,它仅能比较误差是相同单位的模型

与RMSE不同,RSE可以比较误差是不同单位的模型

MAE与原始数据单位相同, 它僅能比较误差是相同单位的模型量级近似与RMSE,但是误差值相对小一些

与RSE不同,RAE可以比较误差是不同单位的模型

决定系数 (R2)回归模型汇總了回归模型的解释度,由平方和术语计算而得

R2描述了回归模型所解释的因变量方差在总方差中的比例。R2很大即自变量和因变量之间存在线性关系,如果回归模型是“完美的”SSE为零,则R2为1R2小,则自变量和因变量之间存在线性关系的证据不令人信服如果回归模型完铨失败,SSE等于SST没有方差可被回归解释,则R2为零

标准化残差图是一个对在标准化尺度上显示残差分散图有帮助的可视化工具。标准化残差图与普通残差图之间没有实质不同唯一区别是在Y轴的标准化可以更容易检测到潜在的异常值。


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