统计学习必学的十个问题:理论与实践
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3.1 快速理解判别式模型和生成式模型

从概率的角度来理解数据有着两个不同的角度,假设我们有5个数据点,每个数据都只有一个特征x和一个目标值y

一种是条件概率的角度,它描述了目标值相对于数据的特征出现的概率,我们表示为:

另一种是联合概率的角度,它描述了数据的特征和目标值一起出现的概率,我们表示为:

这两种角度分别代表了两种不同的建模方法,条件概率是将数据特征与目标值直接联系在一起,对于每一个特征我们只需要计算Py|x),我们将这样的模型叫作判别式模型(Discriminative Model),可以看到如果是利用判别式模型去预测新的数据x=0,它会给出y=0。联合概率是综合考虑了整个样本空间,对于每一个特征我们需要计算Pyx),我们将这样的模型叫作生成式模型(Generative Model),如果去预测新的数据x=1,会比较y=1的概率是的概率是,选择概率较大的y=2。

定理3.1(贝叶斯定理) 贝叶斯定理(Bayes'theorem)可以从全概率公式推导而来,但含义却更加丰富,简而言之,事件发生的条件可能性和依据此条件发生此事,概率是不一样的。我们分别用AB表示事件,贝叶斯定理写作:

其中,pA)表示先验,是统计量或者只是假设偏好;pB|A)是似然函数,是在条件A下的B出现的概率;pA|B)是后验概率,表示B的出现是因为A的概率,A'PA')dA'为证据因子,对条件概率的积分表示将所有的事件发生的条件都考虑在内。

生成式模型和判别式模型往往都与贝叶斯定理相联系,见定理3.4。因为有Pxy)=Py|xPx),联合概率比条件概率还多考虑了数据特征的分布。贝叶斯定理中的后验概率随着我们的任务有着不同的含义,比如在朴素贝叶斯分类器(见第4章)中,事件AB分别指类别和需要预测的样本,在线性回归或者线性分类算法中,事件AB分别指条件分布的参数和训练样本。