LR回忆录

广告部门点击率预估采用的是LR算法。以前学习算法都局限于理论，这次是实战。回忆总结下 LR，以后备用。

这里结合点击率预估整理下LR算法，为以后实践应用提供参考。

内容包括LR建模，L1&L2范数，LR和NB联系，LR求解以及实践中遇到的一些经典问题。

LR建模

一般线性回归模型是y=<w,x>，然后根据观测样本来估计参数w。参数估计采用极大似然估计，在假设误差变量服从均值为0的正态分布前提下，我们熟知的最小二乘法和极大似然估计等价。具体证明见这里。

LR是一种广义的线性回归模型，主要是利用了连接函数sigmod函数f(t) = 1 / (1+pow(e, -t))，即我们的模型是：
y = f (<w, x>)，也即ln(y/[1-y]) = <w, x>（p/[1-p]称作几率），这里将预测值y做了sigmod变换后，值域变为[0, 1]。

L1(Lass0) vs L2(Ridge)

常用机器学习算法经常要面临一个过拟合的问题，LR也不例外，这时就会考虑利用范数来限制模型复杂度避免过拟合。 常用的有L1和L2范数，L1范数具有特征选择的功能，使得模型变得稀疏简单。关于L0，L1，L2的扯淡，参见这里，L1的稀疏性证明参见这里。

LR和NB的联系

LR和NB分别作为Discriminative and Generative Algorithm的代表，虽属不同派系，但在一定假设条件下，却有一定内在联系。从这个联系的推倒过程也可以看到LR模型的可解释性，LR模型求出来的权重实际代表这个特征在正负样本中的均值差异大小。

• 符号：和预估值的正负相关性
• 大小：特征的重要程度（均值差异的大小）
• 常数项含义：即含有普通权重的信息，同时也包含正负样本比信息

关于LR系数的含义这里还有点争论的样子，主要在于特征是否独立，具体见这里

LR模型求解

利用最大似然估计来求解LR模型，最终是求解一个无约束最优化问题。常见无约束最优化问题求解算法有 梯度法，牛顿法，BFGS，L-BFGS：

• 梯度法：利用梯度信息寻找最速下降方向。利用平面去逼近原函数，一阶收敛。
• 牛顿法：利用Hessian矩阵寻找下降方向。利用二次曲面去逼近原函数，二阶收敛。
• BFGS：根据迭代的最近k步信息（函数值，梯度信息）来构造Hessian矩阵的逆。
• L-BFGS：BFGS的空间复杂度是o(n^2)，此算法将空间复杂度降为o(n*k)

最优化之路 梳理了各种最优化算法。

常见经典问题

• 正负样本悬殊
• covariate shift（训练集和测试集分布不同）