机器学习算法——逻辑回归

逻辑回归可以说是基于线性回归的了，但是它实际上是做分类工作的，原理虽然简单但是也可以引出很多机器学习的概念。

我们分类的标签如果设定为[0, 1]，那么则需要一个函数将映射到0~1的范围，这样就需要一个近似单位阶跃的单调可微的函数，对数几率函数正是这样的函数。

                                                         

代入得到

                                                          

我们假定预测得到0和1的概率分别为

                                                          

等价于

                                                       

这里的处理和SVM推导过程类似。接下来就是利用极大似然估计来推导出目标函数了

                                                       

跟线性回归一样，取对数得到

                                                   

目标函数对其去负数即可（求最大值变为求最小值），对其求梯度

                                                 

得到它的学习规则是（这里负号变成了加号）

                                              

这里接上之前讲的梯度下降法就是LR的一个大致流程了。还要强调的一点是对数几率函数是由odds几”率“出发来推导的，也就是y为样本被判断为1的几率，1-y是判断为0的几率，两者相除，即时认为样本更可能是1。对这个几率取对数就得到对数几率函数，由这个式子即可以推出前面的结论了。

对了多分类问题（如三分类）我们可以采用多次二分类的方法（拆解法），拆解法又有三种：一对一（OvO，有n(n-1)/2个分类任务）、一对多（OvR，有n个分类任务）、多对多（MvM，比较复杂，对n个类别划分m次，一般使用”纠错输出码“EOOC进行类别拆分）。

还有一种多分类方法就是softmax回归了，和线性回归一样假定概率为

                                                  

这里所有概率相加等于1，所以参数是有冗余的，或者应该加上一个约束，softmax是可以退化成Logister回归的。

似然函数为

                                                 

式中的指数相当于一个式性函数，即y{值为真的表达式}=1，y{值为假的表达式}=0。这里与线性回归中y和1-y是一样的，只不过这里有多个分类而已。下面对似然函数取对数得到目标函数

                                             

计算得到梯度