python 實(shí)現(xiàn)樸素貝葉斯算法的示例
特點(diǎn)
- 這是分類算法貝葉斯算法的較為簡單的一種,整個(gè)貝葉斯分類算法的核心就是在求解貝葉斯方程P(y|x)=[P(x|y)P(y)]/P(x)
- 而樸素貝葉斯算法就是在犧牲一定準(zhǔn)確率的情況下強(qiáng)制特征x滿足獨(dú)立條件,求解P(x|y)就更為方便了
- 但基本上現(xiàn)實(shí)生活中,沒有任何關(guān)系的兩個(gè)特征幾乎是不存在的,故樸素貝葉斯不適合那些關(guān)系密切的特征
from collections import defaultdict
import numpy as np
from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.model_selection import train_test_split
from loguru import logger
class NaiveBayesScratch():
"""樸素貝葉斯算法Scratch實(shí)現(xiàn)"""
def __init__(self):
# 存儲(chǔ)先驗(yàn)概率 P(Y=ck)
self._prior_prob = defaultdict(float)
# 存儲(chǔ)似然概率 P(X|Y=ck)
self._likelihood = defaultdict(defaultdict)
# 存儲(chǔ)每個(gè)類別的樣本在訓(xùn)練集中出現(xiàn)次數(shù)
self._ck_counter = defaultdict(float)
# 存儲(chǔ)每一個(gè)特征可能取值的個(gè)數(shù)
self._Sj = defaultdict(float)
def fit(self, X, y):
"""
模型訓(xùn)練,參數(shù)估計(jì)使用貝葉斯估計(jì)
X:
訓(xùn)練集,每一行表示一個(gè)樣本,每一列表示一個(gè)特征或?qū)傩?
y:
訓(xùn)練集標(biāo)簽
"""
n_sample, n_feature = X.shape
# 計(jì)算每個(gè)類別可能的取值以及每個(gè)類別樣本個(gè)數(shù)
ck, num_ck = np.unique(y, return_counts=True)
self._ck_counter = dict(zip(ck, num_ck))
for label, num_label in self._ck_counter.items():
# 計(jì)算先驗(yàn)概率,做了拉普拉斯平滑處理,即計(jì)算P(y)
self._prior_prob[label] = (num_label + 1) / (n_sample + ck.shape[0])
# 記錄每個(gè)類別樣本對應(yīng)的索引
ck_idx = []
for label in ck:
label_idx = np.squeeze(np.argwhere(y == label))
ck_idx.append(label_idx)
# 遍歷每個(gè)類別
for label, idx in zip(ck, ck_idx):
xdata = X[idx]
# 記錄該類別所有特征對應(yīng)的概率
label_likelihood = defaultdict(defaultdict)
# 遍歷每個(gè)特征
for i in range(n_feature):
# 記錄該特征每個(gè)取值對應(yīng)的概率
feature_val_prob = defaultdict(float)
# 獲取該列特征可能的取值和每個(gè)取值出現(xiàn)的次數(shù)
feature_val, feature_cnt = np.unique(xdata[:, i], return_counts=True)
self._Sj[i] = feature_val.shape[0]
feature_counter = dict(zip(feature_val, feature_cnt))
for fea_val, cnt in feature_counter.items():
# 計(jì)算該列特征每個(gè)取值的概率,做了拉普拉斯平滑,即為了計(jì)算P(x|y)
feature_val_prob[fea_val] = (cnt + 1) / (self._ck_counter[label] + self._Sj[i])
label_likelihood[i] = feature_val_prob
self._likelihood[label] = label_likelihood
def predict(self, x):
"""
輸入樣本,輸出其類別,本質(zhì)上是計(jì)算后驗(yàn)概率
**注意計(jì)算后驗(yàn)概率的時(shí)候?qū)Ω怕嗜?shù)**,概率連乘可能導(dǎo)致浮點(diǎn)數(shù)下溢,取對數(shù)將連乘轉(zhuǎn)化為求和
"""
# 保存分類到每個(gè)類別的后驗(yàn)概率,即計(jì)算P(y|x)
post_prob = defaultdict(float)
# 遍歷每個(gè)類別計(jì)算后驗(yàn)概率
for label, label_likelihood in self._likelihood.items():
prob = np.log(self._prior_prob[label])
# 遍歷樣本每一維特征
for i, fea_val in enumerate(x):
feature_val_prob = label_likelihood[i]
# 如果該特征值出現(xiàn)在訓(xùn)練集中則直接獲取概率
if fea_val in feature_val_prob:
prob += np.log(feature_val_prob[fea_val])
else:
# 如果該特征沒有出現(xiàn)在訓(xùn)練集中則采用拉普拉斯平滑計(jì)算概率
laplace_prob = 1 / (self._ck_counter[label] + self._Sj[i])
prob += np.log(laplace_prob)
post_prob[label] = prob
prob_list = list(post_prob.items())
prob_list.sort(key=lambda v: v[1], reverse=True)
# 返回后驗(yàn)概率最大的類別作為預(yù)測類別
return prob_list[0][0]
def main():
X, y = load_iris(return_X_y=True)
xtrain, xtest, ytrain, ytest = train_test_split(X, y, train_size=0.8, shuffle=True)
model = NaiveBayesScratch()
model.fit(xtrain, ytrain)
n_test = xtest.shape[0]
n_right = 0
for i in range(n_test):
y_pred = model.predict(xtest[i])
if y_pred == ytest[i]:
n_right += 1
else:
logger.info("該樣本真實(shí)標(biāo)簽為:{},但是Scratch模型預(yù)測標(biāo)簽為:{}".format(ytest[i], y_pred))
logger.info("Scratch模型在測試集上的準(zhǔn)確率為:{}%".format(n_right * 100 / n_test))
if __name__ == "__main__":
main()
以上就是python 實(shí)現(xiàn)樸素貝葉斯算法的示例的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于python實(shí)現(xiàn)樸素貝葉斯算法的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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