【数学建模】逻辑回归算法(Logistic Resgression)

简介: 【数学建模】逻辑回归算法(Logistic Resgression)

简介

逻辑回归算法是一种简单但功能强大的二元线性分类算法。需要注意的是,尽管"逻辑回归"名字带有“回归”二字,但逻辑回归是一个分类算法,而不是回归算法。

我认为,逻辑回归算法功能强大的原因,更在于,它不仅仅可以预测类别标签,而且还可以预测类别的概率。

比如说,使用逻辑回归预测天气,不仅仅可以预测某一天是否会下雨,还可以给出下雨的概率。类似地,也可以使用逻辑回归算法来预测症状给定的情况下患者患有某种疾病的概率,这也是逻辑回归在医学领域广受欢迎的原因。

逻辑回归与条件概率

逻辑回归是一个二元分类概率模型。下面我们主要了解一下逻辑回归背后的主要机制。

p:感兴趣事件发生的概率(所谓感兴趣,正是我们想要预测的事件,比如患者在出现某些症状时患病的概率。)

几率(odds):是一个事件发生可能性的度量。数学表达式为:image.png

logit 函数:logit函数是几率(odds)的对数函数:

image.png

这里的log是自然对数。logit函数的输入即p是一个介于0-1之间的正数,输出即logit§为任意实数。

那如何将这里的输出将我们的数据相联系起来呢?

我们假设我们的输出即logit§与每一个样本的特征值 image.png和加偏置顶存在线性关系,即:

image.png


当我们真正感兴趣的是条件概率 p即在给定一个样本特征的前提下求解类别标签为1的概率。

通过logit函数,我们可以将条件概率p映射为一个实数。那反过来,我们要求p的话呢?所以,我们可以根据logit函数求解出它的逆函数。

logit函数的逆函数通常称为logistic sigmoid函数。由于这个函数具有S形状,因此有时也简称为sigmoid函数

image.png

绘制sigmoid函数

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
def sigmoid(z):
    return 1.0/(1.0+np.exp(-z))
z=np.arange(-7,7,0.1)
sigma_z=sigmoid(z)
plt.plot(z,sigma_z)
plt.axvline(0.0,color='k')
plt.ylim(-0.1,1.1)
plt.xlabel('z')
plt.ylabel('$\sigma(z)$')
plt.yticks([0.0,0.5,1.0])
ax=plt.gca()
ax.yaxis.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()

678ea3dd327d437f8fe87384faea819f.png

但输入的z zz为0时,输出p为0.5。当输入的z趋近于+ ∞ + \infty+∞时,输出p接近于1。当输入的趋近于− ∞ - \infty−∞时,输出p接近于1。

而且当输入的z > 0 z>0z>0,那么p>0.5,可以判别是预测事件的发生。当z < 0 z<0z<0时,可以认为是预测事件的不发生。即对应的二值输出为:

image.png

相关文章
|
1月前
|
算法
基于MPPT算法的光伏并网发电系统simulink建模与仿真
本课题基于MATLAB/Simulink搭建光伏并网发电系统模型,集成PV模块、MPPT算法、PWM控制与并网电路,实现最大功率跟踪与电能高效并网。通过仿真验证系统在不同环境下的动态响应与稳定性,采用SVPWM与电流闭环控制,确保输出电流与电网同频同相,满足并网电能质量要求。
|
2月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法
当AI提示词遇见精密算法:TimeGuessr如何用数学魔法打造文化游戏新体验
TimeGuessr融合AI与历史文化,首创时间与空间双维度评分体系,结合分段惩罚、Haversine距离计算与加权算法,辅以连击、速度与完美奖励机制,实现公平且富挑战性的游戏体验。
|
6月前
|
监控 算法 JavaScript
公司局域网管理视域下 Node.js 图算法的深度应用研究:拓扑结构建模与流量优化策略探析
本文探讨了图论算法在公司局域网管理中的应用,针对设备互联复杂、流量调度低效及安全监控困难等问题,提出基于图论的解决方案。通过节点与边建模局域网拓扑结构,利用DFS/BFS实现设备快速发现,Dijkstra算法优化流量路径,社区检测算法识别安全风险。结合WorkWin软件实例,展示了算法在设备管理、流量调度与安全监控中的价值,为智能化局域网管理提供了理论与实践指导。
166 3
|
7月前
|
传感器 算法 数据安全/隐私保护
基于PI控制算法的异步感应电机转速控制系统simulink建模与仿真
本课题研究基于PI控制算法的异步感应电机转速控制系统,利用Simulink建模与仿真。PI控制器结合比例与积分部分,实现快速响应和稳态误差消除。系统通过速度传感器反馈实际转速,经SPWM调制驱动电机,形成闭环控制。仿真中设置不同参考速度(如600->800、1500->2200等),验证系统性能。模型基于MATLAB 2022a开发,适用于电机高效稳定运行的研究与应用。
|
8月前
|
传感器 算法 数据安全/隐私保护
基于PI控制算法的pwm直流电机控制系统Simulink建模与仿真
本课题基于PI控制算法的PWM直流电机控制系统在Simulink中建模与仿真,对比了传统PI控制器的效果。结果显示,基于PI控制算法的PWM系统在控制性能上更优,具有更好的动态响应和稳态精度。系统通过实时调整PWM信号占空比,实现对电机转速的精确控制。核心程序使用MATLAB 2022a编写,仿真结果无水印展示。系统包括传感器、PI控制器和PWM发生器三大部分,通过合理整定PI参数,可优化系统性能,减少超调量并加快响应速度。
|
9月前
|
算法
基于电导增量MPPT控制算法的光伏发电系统simulink建模与仿真
本课题基于电导增量MPPT控制算法,使用MATLAB2022a的Simulink进行光伏发电系统的建模与仿真,输出系统电流、电压及功率。电导增量调制(IC)算法通过检测电压和电流变化率,实时调整光伏阵列工作点,确保其在不同光照和温度条件下始终处于最大功率输出状态。仿真结果展示了该算法的有效性,并结合PWM技术调节逆变流器占空比,提高系统效率和稳定性。
|
9月前
|
机器学习/深度学习 算法
扩散模型=进化算法!生物学大佬用数学揭示本质
在机器学习与生物学交叉领域,Tufts和Harvard大学研究人员揭示了扩散模型与进化算法的深刻联系。研究表明,扩散模型本质上是一种进化算法,通过逐步去噪生成数据点,类似于进化中的变异和选择机制。这一发现不仅在理论上具有重要意义,还提出了扩散进化方法,能够高效识别多解、处理高维复杂参数空间,并显著减少计算步骤,为图像生成、视频合成及神经网络优化等应用带来广泛潜力。论文地址:https://arxiv.org/pdf/2410.02543。
256 21
|
9月前
|
算法 数据安全/隐私保护
基于ADRC自抗扰算法的UAV飞行姿态控制系统simulink建模与仿真
本课题基于ADRC自抗扰算法,使用MATLAB2022a在Simulink中建模与仿真UAV飞行姿态控制系统,分别对偏航(Yaw)、俯仰(Pitch)和滚转(Roll)进行控制。ADRC通过扩展状态观测器(ESO)实时估计并抵消扰动,结合非线性反馈控制策略,减少了对精确模型的依赖,增强了系统的鲁棒性和适应性。仿真结果显示该方法能有效实现UAV的姿态控制,确保其在复杂环境中的稳定飞行和精确操控。
|
10月前
|
机器学习/深度学习 算法 PyTorch
深度强化学习中SAC算法:数学原理、网络架构及其PyTorch实现
软演员-评论家算法(Soft Actor-Critic, SAC)是深度强化学习领域的重要进展,基于最大熵框架优化策略,在探索与利用之间实现动态平衡。SAC通过双Q网络设计和自适应温度参数,提升了训练稳定性和样本效率。本文详细解析了SAC的数学原理、网络架构及PyTorch实现,涵盖演员网络的动作采样与对数概率计算、评论家网络的Q值估计及其损失函数,并介绍了完整的SAC智能体实现流程。SAC在连续动作空间中表现出色,具有高样本效率和稳定的训练过程,适合实际应用场景。
3060 7
深度强化学习中SAC算法:数学原理、网络架构及其PyTorch实现
|
10月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法
Transformer打破三十年数学猜想!Meta研究者用AI给出反例,算法杀手攻克数学难题
《PatternBoost: Constructions in Mathematics with a Little Help from AI》提出了一种结合传统搜索算法和Transformer神经网络的PatternBoost算法,通过局部搜索和全局优化交替进行,成功应用于组合数学问题。该算法在图论中的Ramsey数研究中找到了更小的反例,推翻了一个30年的猜想,展示了AI在数学研究中的巨大潜力,但也面临可解释性和通用性的挑战。论文地址:https://arxiv.org/abs/2411.00566
222 13

热门文章

最新文章