有序回归: Ordinal Regression的理解

有序回归是一种处理类别间存在顺序关系的数据分析方法,它结合了分类和回归的特点。与传统的分类不同,有序回归不仅考虑误分类的损失,还考虑了类别间的顺序,使得更接近真实值的误判损失较小。例如,在年龄估计问题中,将2岁误分类为1岁的损失应该小于误分类为0岁的损失。这种模型在年龄预测、满意度调查等领域有广泛应用。

今天读文献,遇到有序回归(Ordinal Regression)算法。

通过简单的调研,这里说一下自己对有序回归的理解。

Ordinal Regression就是解决类别之间有某种顺序关系的模型,比如年龄,收入等。使模型除了考虑分类损失以外,还要考虑不同类别之间的顺序关系,使与真实标签排序更近的误判的损失小于远离真实标签的误判的损失。

有序回归问题可以看作是分类问题和回归问题的中间问题。(It can be considered an intermediate problem between regression and classification--wikipedia

 

逻辑回归

原始的逻辑回归只解决二分类问题,由二分类问题进而也可以扩展到多分类问题。参考李航的《统计学习方法》。

分类问题可用于对猫,狗,鸟,花等的分类。

 

有序回归

但是,当不同类别的类别之间有一定的顺序关系时,仅仅使用分类损失是不够的。

比如:我们对人的年龄进行分类:0岁,1岁和2岁。这时仅仅使用分类损失是不够的。

如果一个样本的真实年龄是0,如果用分类方法,我们把它的年龄分类成1岁和2岁时的损失是相等的。但是,明显1岁要比2岁,更加接近于0岁,1岁是一个比2岁更可被接受的分类。因此从应用意义上,1岁应该比2岁有更小的损失。

有序回归就是解决这个问题,除了考虑分类损失以外,还要考虑误分类的类别和真实类别之间的排序关系,排序更近的损失应该更小。

 

有序回归的一个典型应用就是年龄估计的问题:年龄估计:Ordinal Regression


参考: 年龄估计:Ordinal Regression

            有序回归(Ordinal regression)和逻辑回归有什么区别?--知乎
 

### 序数回归概念 序数回归是一种用于预测目标变量具有自然顺序分类的统计技术。不同于二元或多类逻辑回归,序数回归假设类别之间存在内在等级关系。这种模型适用于处理诸如教育水平、收入层次或满意度评分等问题,在这些情况下,类别不仅不同而且有序。 ### 实现方法 一种常见的序数回归算法是累积链接模型(Cumulative Link Model)。该模型通过一系列阈值来定义各个级别的边界,并假定跨越每个边界的概率遵循相同的分布形式。对于给定输入特征向量 \( \mathbf{x} \),可以计算属于某个级别及其以上所有级别的联合概率: \[ P(Y \leq j | X=\mathbf{x}) = F(\theta_j - \eta(\mathbf{x})) \] 其中 \( Y \) 表示响应变量;\( F() \) 是累积分布函数;\( \theta_j \) 代表第 \( j \) 级别的截距参数;而 \( \eta(\mathbf{x}) \) 则表示线性组合部分[^1]。 ```python from sklearn.preprocessing import OrdinalEncoder from mord import LogisticAT # 假设X_train为训练集特征矩阵,y_train为目标标签列表 encoder = OrdinalEncoder() y_encoded = encoder.fit_transform(y_train.reshape(-1, 1)) model = LogisticAT(alpha=0).fit(X_train, y_encoded.ravel()) ``` 上述代码展示了如何利用 `mord` 库中的 `LogisticAT` 类实现简单的序数回归建模过程。这里选择了绝对惩罚最小化版本(`alpha=0`) 的逻辑斯谛回归作为基础估计器[^2]。 ### 应用场景 #### 教育评估 在学生学业成绩分析中,可以根据多项指标对学生的表现进行分档评价,从而帮助教师更好地理解班级整体情况并采取相应措施改进教学效果。 #### 客户反馈调查 企业可以通过收集客户关于产品和服务质量的意见来进行市场研究。当涉及到多选题时,如果选项本身具备一定次序,则可采用序数回归方法挖掘潜在影响因素。 #### 社会科学研究 社会科学家经常面对涉及态度测量的数据集,比如政治倾向度量表等。此时应用此类模型有助于揭示隐藏的社会现象背后的原因及趋势变化规律。
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