Python数据处理从零开始----第四章（可视化）(11)多分
2018-11-25 本文已影响493人
柳叶刀与小鼠标
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Python数据处理从零开始----第四章（可视化）①Matplotlib包
Python数据处理从零开始----第四章（可视化）②图形和轴
Python数据处理从零开始----第四章（可视化）③散点图和误差棒
Python数据处理从零开始----第四章（可视化）④误差图
Python数据处理从零开始----第四章（可视化）⑤（韦恩图）
Python数据处理从零开始----第四章（可视化）⑥（画布设置）
Python数据处理从零开始----第四章（可视化）⑦（多图合并)
Python数据处理从零开始----第四章（可视化）⑧火山图
Python数据处理从零开始----第四章（可视化）⑨线性相关曲线
Python数据处理从零开始----第四章（可视化）(10)ROC曲线
Python数据处理从零开始----第四章（可视化）(11)多分类ROC曲线
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R语言之可视化①⑤ROC曲线
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用于评估分类器分类质量的ROC示例。
ROC曲线通常在Y轴上具有真阳性率，在X轴上具有假阳性率。这意味着图的左上角是“理想”点 - 误报率为零，真正的正率为1。这不太现实，但它确实意味着曲线下面积（AUC）通常更好。
多分类设置
ROC曲线通常用于二分类以研究分类器的输出。为了将ROC曲线和ROC区域扩展到多类或多标签分类，有必要对输出进行二值化。⑴可以每个标签绘制一条ROC曲线。⑵也可以通过将标签指示符矩阵的每个元素视为二元预测（微平均）来绘制ROC曲线。⑶另一种用于多类别分类的评估方法是宏观平均，它对每个标签的分类给予相同的权重。
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第一步导入所需要的包
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Sun Nov 25 14:24:20 2018
@author: czh
"""
%clear
%reset -f
# In[*]
import pyupset as pyu
from pickle import load
import os
os.chdir('D:\\train')
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from itertools import cycle
from sklearn import svm, datasets
from sklearn.metrics import roc_curve, auc
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import label_binarize
from sklearn.multiclass import OneVsRestClassifier
from scipy import interp
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第二步导入所需要数据，本文所使用的是最常见的iris数据，预测输出变量是种类species，包含三种种类。
# In[*]
# Import some data to play with
iris = datasets.load_iris()
X = iris.data
y = iris.target
# Binarize the output
y = label_binarize(y, classes=[0, 1, 2])
n_classes = y.shape[1]
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第三步建立预测模型，这里使用的是支持向量机模型。
# Add noisy features to make the problem harder
random_state = np.random.RandomState(0)
n_samples, n_features = X.shape
X = np.c_[X, random_state.randn(n_samples, 200 * n_features)]
# shuffle and split training and test sets
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=.5,
random_state=0)
# Learn to predict each class against the other
classifier = OneVsRestClassifier(svm.SVC(kernel='linear', probability=True,
random_state=random_state))
y_score = classifier.fit(X_train, y_train).decision_function(X_test)
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第四步将每一个预测点的分类都视作一个结果。
比如100个样本三分类，就出现300个二分类结果。
# Compute ROC curve and ROC area for each class
fpr = dict()
tpr = dict()
roc_auc = dict()
for i in range(n_classes):
fpr[i], tpr[i], _ = roc_curve(y_test[:, i], y_score[:, i])
roc_auc[i] = auc(fpr[i], tpr[i])
# Compute micro-average ROC curve and ROC area
fpr["micro"], tpr["micro"], _ = roc_curve(y_test.ravel(), y_score.ravel())
roc_auc["micro"] = auc(fpr["micro"], tpr["micro"])
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第五步绘图
# In[*]
plt.figure()
lw = 2
plt.plot(fpr[2], tpr[2], color='darkorange',
lw=lw, label='ROC curve (area = %0.2f)' % roc_auc[2])
plt.plot([0, 1], [0, 1], color='navy', lw=lw, linestyle='--')
plt.xlim([0.0, 1.0])
plt.ylim([0.0, 1.05])
plt.xlabel('False Positive Rate')
plt.ylabel('True Positive Rate')
plt.title('Receiver operating characteristic example')
plt.legend(loc="lower right")
plt.show()
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结论：这样我们就得到多分类情况下微观的平均ROC值
# Compute macro-average ROC curve and ROC area
# First aggregate all false positive rates
all_fpr = np.unique(np.concatenate([fpr[i] for i in range(n_classes)]))
# Then interpolate all ROC curves at this points
mean_tpr = np.zeros_like(all_fpr)
for i in range(n_classes):
mean_tpr += interp(all_fpr, fpr[i], tpr[i])
# Finally average it and compute AUC
mean_tpr /= n_classes
fpr["macro"] = all_fpr
tpr["macro"] = mean_tpr
roc_auc["macro"] = auc(fpr["macro"], tpr["macro"])
# Plot all ROC curves
plt.figure()
plt.plot(fpr["micro"], tpr["micro"],
label='micro-average ROC curve (area = {0:0.2f})'
''.format(roc_auc["micro"]),
color='deeppink', linestyle=':', linewidth=4)
plt.plot(fpr["macro"], tpr["macro"],
label='macro-average ROC curve (area = {0:0.2f})'
''.format(roc_auc["macro"]),
color='navy', linestyle=':', linewidth=4)
colors = cycle(['aqua', 'darkorange', 'cornflowerblue'])
for i, color in zip(range(n_classes), colors):
plt.plot(fpr[i], tpr[i], color=color, lw=lw,
label='ROC curve of class {0} (area = {1:0.2f})'
''.format(i, roc_auc[i]))
plt.plot([0, 1], [0, 1], 'k--', lw=lw)
plt.xlim([0.0, 1.0])
plt.ylim([0.0, 1.05])
plt.xlabel('False Positive Rate')
plt.ylabel('True Positive Rate')
plt.title('Some extension of Receiver operating characteristic to multi-class')
plt.legend(loc="lower right")
plt.show()
