机器学习(周志华) 习题参考答案 第二章 模型评估与选择

本文探讨了在不同数据集划分下,如何评估机器学习算法的性能。通过具体案例,分析了留出法和10折交叉验证法在平衡数据集上的应用,揭示了不同评估方法对错误率的影响。

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  1. 数据集包含1000个样本,其中500个正例,500个反例,将其划分为包含70%样本的训练集和30%样本的测试集用于留出法评估,试估算共有多少种划分方式。
    答:在保持样本均衡的前提下,正例和反例在训练和测试集中的数量相同。在正例中的采样结果为C500150C_{500}^{150}C500150,所以总的采样结果为(C500150)2{(C_{500}^{150})^2}(C500150)2
  2. 数据集包含100个样本,其中正反例各一半,假定学习算法所产生的模型是将新样本预测为训练样本数较多的类别(训练样本数相同时进行随机猜测),试给出用10折交叉验证法和留一法分别对错误率进行评估所得的结果。
    答:对于10折交叉验证,由于训练集中的正反样本数量相同,所以最后的错误率平均为50%;对于留一法,由于留出的一个恰好属于训练集中较少的一方,所以测试结果都是错误的,最后的平均错误率为100%。
### 周志华机器学习第二章课后习题答案 #### 2.10 Friedman检验中使用式(2.34)(2.35) 的区别 Friedman检验是一种非参数统计方法,适用于多组相关样本之间的差异分析。当处理多个模型在同一测试集上的性能评估时尤为有用。 - **式(2.34)** 主要用于计算各算法排名的平均值及其方差,从而构建出一个衡量不同算法之间相对表现的标准。具体来说,该公式帮助量化每种算法在整个实验中的总体表现位置[^3]。 - **式(2.35)** 则进一步利用上述得到的信息来决定是否存在显著性的差别。通过引入临界值的概念,可以据此判断所观察到的表现差距是否超出了随机波动所能解释的程度之外。如果实际计算所得的结果超过了设定好的阈值,则说明至少有两个被比较的对象间确实存在明显不同的效果。 为了更直观理解这两个公式的应用过程以及它们各自的作用: ```python import numpy as np from scipy.stats import friedmanchisquare # 示数据:假设有三个分类器A、B、C分别在五个数据集上进行了测试 data = [ [87, 92, 85], # 数据集1上的准确率 [89, 90, 88], [91, 93, 86], [88, 91, 87], [90, 94, 89] ] chi_statistic, p_value = friedmanchisquare(*np.array(data).T) print(f"Chi-square statistic: {chi_statistic}") print(f"P-value: {p_value}") if p_value < 0.05: print("At least two classifiers have significantly different performances.") else: print("No significant difference among classifier performances.") ``` 这段Python代码展示了如何运用SciPy库执行Friedman检验,并依据返回的卡方统计量和P值做出结论。
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