周志华机器学习---详解训练集外误差-学习笔记

机器学习-训练集外误差理解与公式解析
本文详细解读了机器学习中训练集外误差的概念,它表示学习算法在训练集以外样本上的预期误差。通过公式Eote(La|X,f)探讨了其计算方式,涉及指示函数、样本空间概率及假设出现的概率。理解关键在于指示函数的真假判断以及对不同假设和样本的求和过程。适合机器学习初学者深入理解模型泛化能力。

周志华机器学习---详解训练集外误差-学习笔记

一。含义:

  • 学习算法在训练集之外的所有样本上的误差。

二。算法如下:

在这里插入图片描述

三。公式详解:

  • 用La替代式中的学习算法
  • Eote(La|X,f): 算法La学得的假设在训练集外的所有样本上的误差的期望。
  • Ⅱ(h(x)≠f(x)):指示函数,括号里为真就=1,为假就=0
  • ∑h: 对假设的求和。同一算法对于训练集外(测试集)的不同数据产生的不同的假设,每个假设有不同的概率。
  • ∑x∈χ−X:对于样本空间中每一个训练集外的数据都进行右边的
  • P(x) 即训练数据集中,x出现的概率。
  • P(h|X, La)即, 表示学习算法为La, 训练数据集为X下, 假设h出现的改了。假设可以理解成一个函数或模型,一个样本到结果(好瓜,坏瓜的映射)。
  • f(x)表示真实期望的目标函数。

四。对式子的理解:

在这里插入图片描述

  • Ⅱ(h(x)≠f(x)):表示括号里为真就=1,为假就=0。
  • 所以,若绿框里h(x)≠f(x),所在括的运算为1,绿色框的取值为P(x)*P(h|x, La)。否则,绿色框的值为0。
  • 红框:表示对x属于样本空间且不属于训练集的时,对于每一个x,对绿框的值求和。
  • 黑框:表示对于h的每一个取值,对红框的值进行求和。
### 关于周志华机器学习》(西瓜书)第二章的学习笔记 #### 模型评估与选择概述 模型评估与选择是机器学习领域的重要组成部分,旨在通过合理的方法评价不同模型的表现并挑选最优者。这一过程不仅涉及如何衡量单个模型的好坏,还包括怎样对比多个候选方案以做出最佳决策。 #### 偏差、方差和噪声的概念解析 偏差度量了学习算法的期望预测与实际结果之间的差距,反映了算法自身的拟合精度;方差描述的是相同规模训练集变化引起的学习效果波动情况,体现了数据扰动带来的影响;而噪声则设定了给定任务下所有可能采用的学习方法能达到的最佳预期泛化误差界限,揭示了问题本身固有的复杂性和挑战性[^2]。 #### 性能度量指标——P-R图及其应用 为了更直观地展示各类分类器的工作特性,通常会绘制精确率-召回率(Precision-Recall, P-R)曲线来辅助分析。当面对多组实验结果时,可以通过观察这些图形相互间的位置关系来进行优劣评判:如果某条曲线始终位于另一条之上,则表明前者具有更好的整体表现;而对于那些存在交点的情况,则需进一步计算各自下方区域面积大小作为判断依据之一。此,“平衡点”作为一种特殊的性能测度,在特定条件下也能提供有价值的参考信息[^3]。 #### 偏差-方差分解理论简介 该理论为理解学习算法的一般化能力提供了框架性的指导思路,通过对平均测试错误率实施拆分操作,可以深入剖析导致过拟合现象背后的原因所在,并据此探索改进措施的方向。具体而言,总误差由三部分构成——不可约减误差点(即噪声)、平方形式表达出来的偏差项以及线性累加而成的方差成分[^4]。 ```python import numpy as np from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import precision_recall_curve, auc def evaluate_model_performance(model, X, y): """ 计算并返回PR曲线下面积(AUC),用于量化模型的整体性能。 参数: model (object): 已经训练好的分类模型实例。 X (array-like of shape (n_samples, n_features)): 测试特征矩阵。 y (array-like of shape (n_samples,)): 对应的真实标签向量。 返回: float: PR AUC得分。 """ # 划分训练集/验证集 X_train, X_val, y_train, y_val = train_test_split(X, y, test_size=0.2) # 使用训练集拟合模型 model.fit(X_train, y_train) # 获取验证集中各观测对应的概率估计值 probas_pred = model.predict_proba(X_val)[:, 1] # 绘制PR曲线并求得AUC分数 precisions, recalls, _ = precision_recall_curve(y_val, probas_pred) pr_auc_score = auc(recalls, precisions) return pr_auc_score ```
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