朴素贝叶斯算法 推导

出自:https://www.cnblogs.com/liuwu265/p/4685361.html

朴素贝叶斯算法主要用来解决分类问题,比如通常的二分类,多分类。

1、数学知识:

贝叶斯定理:

特征条件独立:

1、朴素贝叶斯

输入空间:

输出空间:y={C1,C2,…,CK}。

训练集:T={(x1,y1),(x2,y2),…,(xN,yN)}。

对于每个实例,其P(X,Y)独立同分布。在进行分类之前,需要先将计算先验概率和条件概率然后据此计算出后验概率。

1)先验概率分布:

P(Y=Ck),k=1,2,..,K。

先验概率的极大似然估计:

2)条件概率分布:

设第j个特征可能取值的集合为:{aj1,aj2,..,asj}

则极大似然估计:

  说明:每个实例有n个特征,分别为x1,x2,..,xn,每个特征分别有s1,s2,…,sn种取值,即特征xi有si种取值。则计算该条件概率分布的时间复杂度为:O(s1*s2*…*sn *K)。时间复杂度非常的高。

3)对新的实例进行分类:

         为了计算将新的实例进行分类,我们需要计算该实例属于每类的后验概率,最终将此实例分给后验概率最大的类。

后验概率为:

在此需要用到条件独立的假设,即在分类确定的情况下,x的各特征相互独立。因为用到了此假设故而在贝叶斯前面加了朴素二字。于是有:

所以有:

由于对同一个实例,P(X=x)的概率相通同,故而只需考虑分子部分即可。

2、朴素贝叶斯的改进

         在计算条件概率时,有可能出现极大似然函数为0的情况,这时需要在分子分母上添加上一个正数,使得其值不为0.

同样,先验概率的贝叶斯估计也需要改进:

3、后验概率最大化

         朴素贝叶斯将实例分到后验概率最大的类中,等价于0-1损失函数时期望风险最小化。

0-1损失函数为:

期望风险为:

为了使期望风险最小化,只需对X=x逐个极小化,

即通过期望风险最小化,得到了后验概率最大化。

最后附加一些基本概念:

概率:已知一些参数,预测接下来的观测结果;

似然性:已知某些观测结果,预测其参数;

似然函数:统计模型中关于参数的函数;

最大似然估计:在已知试验结果的情况下,用来估计满足这些样本分布的参数,把可能性最大的参数作为真实的参数,即似然函数取最大值时相应的参数最为合理。

参考文献:

[1] 李航,统计学习方法。

[2] 皮果提, http://blog.csdn.net/itplus/article/details/26549871

[3] http://blog.csdn.net/yanqingan/article/details/6125812

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