5-5 衡量线性回归法的指标 MSE,RMS,MAE

该博客详细介绍了衡量线性回归模型性能的指标,包括均方误差(MSE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)的概念和实现。此外,还探讨了R Squared的重要性,它将损失值映射到0-1之间,以评估模型对数据的拟合程度。

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1. 衡量标准

平方误差

\sum_{i=1}^m (y_{test}^{(i)}-\hat y_{test}^{(i)})^2

消除样本数量的影响(样本数越多,累计的误差就越大)

均方误差, MSE(mean squared error)

\frac{1}{m}\sum_{i=1}^m (y_{test}^{(i)}-\hat y_{test}^{(i)})^2

消除量纲的影响

均方根误差, RMSE(root mean squared error)

### 关键性能指标线性回归模型的评估过程中,多个关键性能指标被广泛应用于衡量模型的表现。均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)以及决定系数 \( R^2 \) 是最常用的三个评价标准[^1]。 #### 均方误差 (Mean Squared Error, MSE) MSE 表示预测值与实际值之间差异平方的平均数。较低的 MSE 意味着更好的拟合程度。计算公式如下: \[ \text{MSE} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(y_i-\hat{y}_i)^2 \] 其中 \( y_i \) 和 \( \hat{y}_i \) 分别代表第 i 个样本的真实标签和预测标签,\( n \) 则表示总的样本数量[^2]。 ```python from sklearn.metrics import mean_squared_error mse_value = mean_squared_error(y_true, y_pred) print(f'Mean Squared Error: {mse_value}') ``` #### 平均绝对误差 (Mean Absolute Error, MAE) 不同于 MSE 对较大错误更加敏感的特点,MAE 更加均匀地对待所有的偏差大小。其定义为所有单点预测误差绝对值得到的算术平均数: \[ \text{MAE}=\frac{\sum|f(x_i)-y_i|}{N} \] 这里 N 表示观测总数目;而 f(xi) 和 yi 分别对应于给定输入 xi 下的目标变量的实际测量值及其对应的预测输出[^3]。 ```python from sklearn.metrics import mean_absolute_error mae_value = mean_absolute_error(y_true, y_pred) print(f'Mean Absolute Error: {mae_value}') ``` #### 决定系数 (\(R^2\) Score) \(R^2\) 或者称为判定系数用来描述自变量对于因变量变异性的解释比例。取值范围通常介于 0 至 1 之间,越接近 1 越好,意味着更多的变化能够通过当前构建好的线性关系得到合理说明。当 \(R^2<0\) ,则表明所选特征几乎无帮助理解目标属性的变化趋势[^4]。 ```python from sklearn.metrics import r2_score r2_value = r2_score(y_true, y_pred) print(f'R-squared Value: {r2_value}') ``` 除了上述三种核心度量外,在某些情况下还可以考虑调整后的 \(R^2\) 来补偿自由度损失的影响,或者利用残差图、QQ 图等可视化工具辅助判断模型的质量[^5]。
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