【数据挖掘】生成模型和判别模型的区别及优缺点

简介: 文章讨论了生成模型和判别模型在数据挖掘中的区别、原理、优缺点,并提供了一些常见的模型示例。

1 区别

(1)判别模型

学习P(x|y)。是用一个模型或函数直接拟合概率分布P(y|x),拟合P(x|y),是拟合从果到因的关系,即在Y发生的条件下,X发生的概率,对应实际训练中,是根据label来训练模型,再来判断类别,这种拟合出来的模型叫判别模型。

(2)生成模型

学习P(y|x)。公式拆解为三个部分

P(Y|X)=P(X|Y)P(Y)P(X)�(�|�)=�(�|�)�(�)�(�)

  • P(x,y)是联合概率分布,是要拟合的东西,
  • P(x)表示x的概率
  • P(y)可通过样本的label直接求

则生成模型的过程解释为先拟合一个概率分布(本质是拟合P(x|y),因为P(x,y)=P(x|y)P(y)),再根据概率分布中最大的值,来判断数据的类型。拟合P(y|x),是拟合从因到果的关系,这种拟合出来的模型叫生成模型。说白了就是,生成模型根据联合概率分布可以采样生成数据。

注释:P ( x | y ):表示在Y发生的条件下,X发生的概率。P ( x , y ):是联合概率分布。P(x,y)=P(X=x and Y=y),就是同时对于X和Y的概率分布.

总结:直接拟合P (x|y)的是判别模型。直接拟合概念分布P(y,x),或者说间接拟合P(y|x)的是生成模型。

2 举例

(1)常见的判别模型

  • K近邻(KNN)
  • 线性回归(Linear Regression)
  • 逻辑斯蒂回归(Logistic Regression)
  • 神经网络(NN)
  • 支持向量机(SVM)
  • 高斯过程(Gaussian Process)
  • 条件随机场(CRF)
  • 分类回归树CART(Classification and Regression Tree)

(2)常见的生成模型

  • LDA主题模型
  • 朴素贝叶斯
  • 混合高斯模型
  • 隐马尔科夫模型(HMM)!
  • 贝叶斯网络
  • Sigmoid Belief Networks
  • 马尔科夫随机场(Markov Random Fields)
  • 深度信念网络(DBN)

3 优缺点

(1)生成模型

优点:

  • 生成给出的是联合分布,不仅能够由联合分布计算条件概率分布,还可以给出其他信息,比如可以使用来计算边缘概率分布。如果一个输入样本的边缘分布很小的话,那么可以认为学习出的这个模型可能不太适合对这个样本进行分类,分类效果可能会不好,这也是所谓的outlier detection。
  • 生成模型收敛速度比较快,即当样本数量较多时,生成模型能更快地收敛于真实模型。
  • 生成模型能够解决存在隐变量的情况,比如混合高斯模型就是含有隐变量的生成方法。

缺点:

  • 联合分布虽然能提供更多的信息,但也需要更多的样本和更多计算。当为了更准确估计类别条件分布,需要增加样本的数目,而且类别条件概率的许多信息是我们做分类用不到,因而如果我们只需要做分类任务,就浪费了计算资源。
  • 实践中多数情况下,没有判别模型效果好。

(2)判别模型

优点:

  • 节省计算资源,需要的样本数量也少于生成模型。
  • 准确率往往较生成模型高。
  • 由于直接学习,而不需要求解类别条件概率,所以允许我们对输入进行抽象(比如降维、构造等),从而能够简化学习问题。

缺点:

  • 是没有生成模型的上述优点。
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