机器学习-朴素贝叶斯分类

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前言

提示:这里可以添加本文要记录的大概内容:

例如:随着人工智能的不断发展,机器学习这门技术也越来越重要,很多人都开启了学习机器学习,本文就介绍了机器学习的基础内容。


提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考

一、朴素贝叶斯模型

1.条件概率

在这里插入图片描述

2.先验概率

在这里插入图片描述

3.后验概率

在这里插入图片描述

4.朴素贝叶斯公式

在这里插入图片描述

5.朴素贝叶斯分类器

朴素贝叶斯分类器(Naïve Bayes Classifier)采用了“属性条件独立性假设” ,即每个属性独立地对分类结果发生影响。为方便公式标记,不妨记P(C=c|X=x)为P(c|x),基于属性条件独立性假设,贝叶斯公式可重写为:

在这里插入图片描述
其中d为属性数目,x_i 为 x 在第 i 个属性上的取值。

由于对所有类别来说 P(x)相同,因此MAP判定准则可改为:
在这里插入图片描述
其中 P © 和 P(x_i|c) 为目标参数。

朴素贝叶斯分类器的训练器的训练过程就是基于训练集D估计类先验概率 P© ,并为每个属性估计条件概率 P(x_i|c) 。

令 D_c 表示训练集D中第c类样本组合的集合,则类先验概率 :
在这里插入图片描述

二、垃圾邮件分类

1.数据集准备

在这里插入图片描述

2.朴素贝叶斯算法

from numpy import *
 
# 创建不重复词的列表 ———— 词汇表
def createVocabList(dataSet):
    vocabSet = set([])                       # 创建一个空集
    for document in dataSet:
        vocabSet = vocabSet | set(document)  # 创建两个集合的并集
    return list(vocabSet)                    # 返回不重复的词条列表
 
# 输出文档向量
def setOfWords2Vec(vocabList, inputSet):
    returnVec = [0] * len(vocabList)             # 创建一个其中所含元素都为0的向量
    for word in inputSet:                        # 遍历文档中的所有单词
        if word in vocabList:                    # 如果出现了词汇表中的单词,则将输出的文档向量中的对应值设为1
            returnVec[vocabList.index(word)] = 1
        else:
            print("单词 %s 不在词汇表中!" % word)
    return returnVec
 
# 朴素贝叶斯分类器训练函数
def trainNB0(trainMatrix, trainCategory):
    numTrainDocs = len(trainMatrix)                      # 获得训练的文档总数
    numWords = len(trainMatrix[0])                       # 获得每篇文档的词总数
    pAbusive = sum(trainCategory) / float(numTrainDocs)  # 计算文档是侮辱类的概率
    p0Num = ones(numWords)                               # 创建numpy.ones数组,初始化概率
    p1Num = ones(numWords)                               # 创建numpy.ones数组,初始化概率
    p0Denom = 2.0                                        
<think>好的,我现在需要帮助用户了解如何在头歌平台上实现朴素贝叶斯分类器的示例教程。首先,我需要回顾用户提供的引用内容,看看有没有相关的信息。用户提到了引用[2]和引用[3],其中引用[2]是关于头歌平台第15次实验的朴素贝叶斯分类器任务,要求填写fit和predict函数。引用[3]详细说明了fit函数的参数,X是训练样本,Y是分类标签。此外,引用[4]提到了数据向量化的处理,使用CountVectorizer类,这可能和文本分类任务有关,比如新闻分类。 首先,我需要确定头歌平台的具体要求。根据引用[2],任务是需要完成fit和predict函数。这通常对应着机器学习模型的训练和预测步骤。用户可能需要在头歌的代码框架中补充这两个函数的具体实现。 接下来,我应该考虑朴素贝叶斯分类器的类型。常见的有高斯朴素贝叶斯、多项式朴素贝叶斯和伯努利朴素贝叶斯。在文本分类中,通常使用多项式朴素贝叶斯,因为它适用于离散特征,比如词频。结合引用[4]中提到的CountVectorizer,这进一步说明任务可能是文本分类,比如新闻分类或类似的场景。 然后,我需要考虑如何将数据向量化后的结果(如X_train和X_test)应用到朴素贝叶斯模型中。在scikit-learn中,可以使用MultinomialNB类,并调用fit方法进行训练,使用predict方法进行预测。因此,用户可能需要导入相应的库,并在fit函数中训练模型,在predict函数中使用训练好的模型进行预测。 此外,用户可能需要处理数据预处理步骤,比如使用CountVectorizer对文本进行向量化。根据引用[4],用户需要实例化向量化对象,并对训练集和测试集进行转换。这可能在头歌平台的代码框架中已经部分完成,用户需要补充模型训练和预测的部分。 可能的步骤包括: 1. 导入必要的库,如sklearn的MultinomialNB和CountVectorizer。 2. 在fit函数中,使用训练数据X_train和Y_train来训练朴素贝叶斯模型。 3. 在predict函数中,使用训练好的模型对测试数据X_test进行预测,并返回结果。 4. 注意参数类型,如X是ndarray,Y是整型ndarray,这需要确保输入数据格式正确。 还需要检查用户提供的引用内容是否有其他需要注意的地方。例如,引用[3]详细说明了fit函数的参数,因此用户需要确保在实现fit函数时正确处理这些参数。引用[4]中的代码示例展示了如何使用CountVectorizer,这可能已经在平台代码中提供,用户只需关注模型部分。 可能遇到的问题包括数据格式转换是否正确,比如将稀疏矩阵(由fit_transform生成的)转换为适合模型输入的格式,但在scikit-learn中,大多数分类器(包括MultinomialNB)可以直接处理稀疏矩阵,所以可能不需要额外处理。 最后,用户可能需要参考头歌平台的具体代码框架,补充缺失的部分,并按照实验要求提交代码。因此,在回答中需要给出具体的代码示例,并解释每个步骤的作用,同时提醒用户注意数据预处理和模型选择的问题。</think>### 头歌平台实现朴素贝叶斯分类器步骤说明 #### 1. 数据预处理与向量化 头歌平台实验通常要求使用$CountVectorizer$对文本数据进行词频向量化处理,例如: ```python from sklearn.feature_extraction.text import CountVectorizer vec = CountVectorizer() X_train = vec.fit_transform(X_train) # 训练集向量化 X_test = vec.transform(X_test) # 测试集向量化 ``` 此步骤将文本转换为特征矩阵,例如"I have a pen"可能映射为$[1,1,0,2,0]$等形式的向量[^4]。 #### 2. 模型核心代码实现 需在头歌框架中补充以下函数: ```python from sklearn.naive_bayes import MultinomialNB def fit(X, Y): clf = MultinomialNB() clf.fit(X, Y) return clf def predict(model, X_test): return model.predict(X_test) ``` - $fit$函数参数:$X$为$[样本数, 特征数]$的ndarray,$Y$为分类标签的整型ndarray[^3] - $predict$函数返回预测结果数组 #### 3. 实验流程示例 ```python # 数据加载 X_train, Y_train = load_train_data() X_test = load_test_data() # 向量化处理 vectorizer = CountVectorizer() X_train_vec = vectorizer.fit_transform(X_train) X_test_vec = vectorizer.transform(X_test) # 模型训练与预测 model = fit(X_train_vec, Y_train) predictions = predict(model, X_test_vec) ``` #### 4. 关键注意事项 - **拉普拉斯平滑**:多项式朴素贝叶斯默认启用平滑,可避免零概率问题 - **特征维度对齐**:测试集必须使用训练集的词汇表进行向量化 - **稀疏矩阵处理**:$sklearn$的$MultinomialNB$可直接处理稀疏矩阵,无需转稠密格式
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