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朴素贝叶斯法 ​

一些概率论基础 ​

条件概率 ​

联合概率分布描述的是多个随机变量同时取特定值的概率。对于一组随机变量x1,x2,…,xn,其联合概率分布表示为:

P(X1=x1,X2=x2,⋯,Xn=xn),或简写为:P(x1,x2,⋯,xn)

联合概率分布 ​

P(X,Y)=P(X|Y)×P(Y)

贝叶斯定理 ​

贝叶斯定理是概率论中的核心定理,描述了在观察到新证据(数据)后,如何更新对事件的先验概率(初始信念)以得到后验概率(修正后的信念)。它是贝叶斯统计和机器学习(如朴素贝叶斯分类、贝叶斯网络)的基础。

P(A|B)=P(B|A)⋅P(A)P(B)

基本方法 ​

训练数据集:T={(x1,y1),(x2,y2),⋯,(xn,yn)}

先验概率分布:P(Y=ck),k=1,2,⋯,K

条件概率分布:

P(X=x|Y=ck)=P(X(1)=x(1),X(2)=x(2),⋯,X(n)=x(n)|Y=ck)k=1,2,⋯,K

条件独立性假设:

P(X=x|Y=ck)=P(X(1)=x(1),X(2)=x(2),⋯,X(n)=x(n)|Y=ck)=∏j=1nP(X(j)=x(j)|Y=ck)

朴素贝叶斯分类器的表示:

y=f(x)=P(X=x|Y=ck)⋅P(Y=ck)∑kP(X=x|Y=ck)⋅P(Y=ck)=arg⁡maxckP(Y=ck)⋅∏jP(X(j)=x(j)|Y=ck)∑kP(Y=ck)⋅∏jP(X(j)=x(j)|Y=ck)

去掉相同的分母,则:

y=f(x)=arg⁡maxckP(Y=ck)⋅∏jP(X(j)=x(j)|Y=ck)

后验概率最大化

选择0-1损失函数:

L(Y,f(X))={1,Y≠f(X)0,Y=f(X)

期望风险函数:

Rexp(f)=E[L(Y,f(X))]

条件期望:

Rexp(f)=EX∑k=1K[L(ck,f(X))]⋅P(ck|X=x)

对X=x逐个极小化,得到期望风险最小化:

f(x)=arg⁡miny∈Y∑k=1KL(ck,y)P(ck∣X=x)=arg⁡miny∈Y∑k=1KP(y≠ck∣X=x)=arg⁡miny∈Y(1−P(y=ck∣X=x))=arg⁡maxy∈YP(y=ck∣X=x)

得到后验概率最大化准则:

f(x)=arg⁡maxckP(ck|X=x)

极大似然估计

算法实现 ​

贝叶斯估计