{ "cells": [ { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "slide" } }, "source": [ "## Uczenie maszynowe UMZ 2019/2020\n", "### 24 marca 2020\n", "# 3. Regresja logistyczna" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "source": [ "Wbrew nazwie, *regresja* logistyczna jest algorytmem służącym do rozwiązywania problemów *klasyfikacji* (wcale nie problemów *regresji*!)" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "slide" } }, "source": [ "## 3.1. Dwuklasowa regresja logistyczna" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "slide" } }, "source": [ "Zacznijmy od najprostszego przypadku: chcemy nasze dane przypisać do jednej z **dwóch** klas.\n", "W tym celu użyjemy regresji logistycznej **dwuklasowej**." ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "source": [ "\n", "\n", "### Przykład: kosaciec szczecinkowy (_Iris setosa_)\n", "\n", "Mamy dane dotyczące długości płatków i chcielibyśmy na tej podstawie określić, czy jest to roślina z gatunku _Iris setosa_" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 1, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "notes" } }, "outputs": [], "source": [ "# Przydatne importy\n", "\n", "import numpy as np\n", "import matplotlib\n", "import matplotlib.pyplot as pl\n", "import pandas\n", "import ipywidgets as widgets\n", "\n", "%matplotlib inline\n", "%config InlineBackend.figure_format = 'svg'\n", "\n", "from IPython.display import display, Math, Latex\n", "\n", "# Przydatne funkcje\n", "\n", "# Wyświetlanie macierzy w LaTeX-u\n", "def LatexMatrix(matrix):\n", " ltx = r'\\left[\\begin{array}'\n", " m, n = matrix.shape\n", " ltx += '{' + (\"r\" * n) + '}'\n", " for i in range(m):\n", " ltx += r\" & \".join([('%.4f' % j.item()) for j in matrix[i]]) + r\" \\\\ \"\n", " ltx += r'\\end{array}\\right]'\n", " return ltx\n", "\n", "# Hipoteza (wersja macierzowa)\n", "def hMx(theta, X):\n", " return X * theta\n", "\n", "# Wykres danych (wersja macierzowa)\n", "def regdotsMx(X, y, xlabel, ylabel): \n", " fig = pl.figure(figsize=(16*.6, 9*.6))\n", " ax = fig.add_subplot(111)\n", " fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.9, bottom=0.1, top=0.9)\n", " ax.scatter([X[:, 1]], [y], c='r', s=50, label='Dane')\n", " \n", " ax.set_xlabel(xlabel)\n", " ax.set_ylabel(ylabel)\n", " ax.margins(.05, .05)\n", " pl.ylim(y.min() - 1, y.max() + 1)\n", " pl.xlim(np.min(X[:, 1]) - 1, np.max(X[:, 1]) + 1)\n", " return fig\n", "\n", "# Wykres krzywej regresji (wersja macierzowa)\n", "def reglineMx(fig, fun, theta, X):\n", " ax = fig.axes[0]\n", " x0 = np.min(X[:, 1]) - 1.0\n", " x1 = np.max(X[:, 1]) + 1.0\n", " L = [x0, x1]\n", " LX = np.matrix([1, x0, 1, x1]).reshape(2, 2)\n", " ax.plot(L, fun(theta, LX), linewidth='2',\n", " label=(r'$y={theta0:.2}{op}{theta1:.2}x$'.format(\n", " theta0=float(theta[0][0]),\n", " theta1=(float(theta[1][0]) if theta[1][0] >= 0 else float(-theta[1][0])),\n", " op='+' if theta[1][0] >= 0 else '-')))\n", "\n", "# Legenda wykresu\n", "def legend(fig):\n", " ax = fig.axes[0]\n", " handles, labels = ax.get_legend_handles_labels()\n", " # try-except block is a fix for a bug in Poly3DCollection\n", " try:\n", " fig.legend(handles, labels, fontsize='15', loc='lower right')\n", " except AttributeError:\n", " pass\n", "\n", "# Wersja macierzowa funkcji kosztu\n", "def JMx(theta,X,y):\n", " m = len(y)\n", " J = 1.0 / (2.0 * m) * ((X * theta - y).T * ( X * theta - y))\n", " return J.item()\n", "\n", "# Wersja macierzowa gradientu funkcji kosztu\n", "def dJMx(theta,X,y):\n", " return 1.0 / len(y) * (X.T * (X * theta - y)) \n", "\n", "# Implementacja algorytmu gradientu prostego za pomocą numpy i macierzy\n", "def GDMx(fJ, fdJ, theta, X, y, alpha=0.1, eps=10**-3):\n", " current_cost = fJ(theta, X, y)\n", " logs = [[current_cost, theta]]\n", " while True:\n", " theta = theta - alpha * fdJ(theta, X, y) # implementacja wzoru\n", " current_cost, prev_cost = fJ(theta, X, y), current_cost\n", " if current_cost > 10000:\n", " break\n", " if abs(prev_cost - current_cost) <= eps:\n", " break\n", " logs.append([current_cost, theta]) \n", " return theta, logs\n", "\n", "thetaStartMx = np.matrix([0, 0]).reshape(2, 1)\n", "\n", "# Funkcja, która rysuje próg\n", "def threshold(fig, theta):\n", " x_thr = (0.5 - theta.item(0)) / theta.item(1)\n", " ax = fig.axes[0]\n", " ax.plot([x_thr, x_thr], [-1, 2],\n", " color='orange', linestyle='dashed',\n", " label=u'próg: $x={:.2F}$'.format(x_thr))" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 2, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "outputs": [ { "name": "stdout", "output_type": "stream", "text": [ " sl sw pl pw Gatunek\n", "0 5.2 3.4 1.4 0.2 Iris-setosa\n", "1 5.1 3.7 1.5 0.4 Iris-setosa\n", "2 6.7 3.1 5.6 2.4 Iris-virginica\n", "3 6.5 3.2 5.1 2.0 Iris-virginica\n", "4 4.9 2.5 4.5 1.7 Iris-virginica\n", "5 6.0 2.7 5.1 1.6 Iris-versicolor\n" ] } ], "source": [ "# Wczytanie danych\n", "\n", "data_iris = pandas.read_csv('iris.csv')\n", "print(data_iris[:6])" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 3, "metadata": {}, "outputs": [ { "name": "stdout", "output_type": "stream", "text": [ " dł. płatka Iris setosa?\n", "0 1.4 1\n", "1 1.5 1\n", "2 5.6 0\n", "3 5.1 0\n", "4 4.5 0\n", "5 5.1 0\n" ] } ], "source": [ "data_iris_setosa = pandas.DataFrame()\n", "data_iris_setosa['dł. płatka'] = data_iris['pl'] # \"pl\" oznacza \"petal length\"\n", "data_iris_setosa['Iris setosa?'] = data_iris['Gatunek'].apply(lambda x: 1 if x=='Iris-setosa' else 0)\n", "print(data_iris_setosa[:6])" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "source": [ "Czy możemy tu zastosować regresję liniową?\n", "\n", "Spróbujmy:" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 4, "metadata": {}, "outputs": [ { "name": "stdout", "output_type": "stream", "text": [ "(150, 2)\n" ] } ], "source": [ "print(data_iris_setosa.values.shape)" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 5, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "notes" } }, "outputs": [], "source": [ "import numpy as np\n", "\n", "m, n_plus_1 = data_iris_setosa.values.shape\n", "n = n_plus_1 - 1\n", "Xn = data_iris_setosa.values[:, 0:n].reshape(m, n)\n", "\n", "XMx3 = np.matrix(np.concatenate((np.ones((m, 1)), Xn), axis=1)).reshape(m, n_plus_1)\n", "yMx3 = np.matrix(data_iris_setosa.values[:, 1]).reshape(m, 1)" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 6, "metadata": { 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\r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " 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1.0\n", " x1 = np.max(X[:, 1]) + 1.0\n", " Arg = np.arange(x0, x1, 0.1)\n", " Val = scalar_logistic_regression_function(theta, Arg)\n", " ax.plot(Arg, Val, linewidth='2')" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 17, "metadata": { "scrolled": true, "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "outputs": [ { "data": { "image/svg+xml": [ "\r\n", "\r\n", "\r\n", "\r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", "\r\n" ], "text/plain": [ "
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"%matplotlib inline\n", "\n", "import matplotlib.pyplot as plt\n", "import seaborn" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 20, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "outputs": [ { "data": { "text/plain": [ "" ] }, "execution_count": 20, "metadata": {}, "output_type": "execute_result" }, { "data": { "image/svg+xml": [ "\r\n", "\r\n", "\r\n", "\r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", " \r\n", 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" ] }, "metadata": { "needs_background": "light" }, "output_type": "display_data" } ], "source": [ "# Poniższy wykres przedstawia zależności między wszystkimi cechami\n", "\n", "seaborn.pairplot(\n", " data_iris_setosa_multi,\n", " vars=[c for c in data_iris_setosa_multi.columns if c != 'Iris setosa?'], \n", " hue='Iris setosa?', height=1.5, aspect=1.75)" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 21, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "outputs": [ { "name": "stdout", "output_type": "stream", "text": [ "[[1. 1.4 0.2 5.2 3.4]\n", " [1. 1.5 0.4 5.1 3.7]\n", " [1. 5.6 2.4 6.7 3.1]\n", " [1. 5.1 2. 6.5 3.2]\n", " [1. 4.5 1.7 4.9 2.5]\n", " [1. 5.1 1.6 6. 2.7]]\n", "[[1.]\n", " [1.]\n", " [0.]\n", " [0.]\n", " [0.]\n", " [0.]]\n" ] } ], "source": [ "# Przygotowanie danych\n", "m, n_plus_1 = data_iris_setosa_multi.values.shape\n", "n = n_plus_1 - 1\n", "Xn = data_iris_setosa_multi.values[:, 0:n].reshape(m, n)\n", "\n", "XMx4 = np.matrix(np.concatenate((np.ones((m, 1)), Xn), axis=1)).reshape(m, n_plus_1)\n", "yMx4 = np.matrix(data_iris_setosa_multi.values[:, n]).reshape(m, 1)\n", "\n", "print(XMx4[:6])\n", "print(yMx4[:6])" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 22, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "outputs": [], "source": [ "# Podział danych na zbiór trenujący i testowy\n", "XTrain, XTest = XMx4[:100], XMx4[100:]\n", "yTrain, yTest = yMx4[:100], yMx4[100:]\n", "\n", "# Macierz parametrów początkowych\n", "thetaTemp = np.ones(5).reshape(5,1)" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 23, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "outputs": [ { "name": "stdout", "output_type": "stream", "text": [ "error = [[0.006797]]\n", "theta = [[ 1.11414027]\n", " [-2.89324615]\n", " [-0.66543637]\n", " [ 0.14887292]\n", " [ 2.13284493]]\n" ] } ], "source": [ "thetaBest, errors = GD(h, J, dJ, thetaTemp, XTrain, yTrain, \n", " alpha=0.1, eps=10**-7, maxSteps=1000)\n", "print(\"error =\", errors[-1][0])\n", "print(\"theta =\", thetaBest)" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "slide" } }, "source": [ "### Funkcja decyzyjna regresji logistycznej\n", "\n", "Funkcja decyzyjna mówi o tym, kiedy nasz algorytm będzie przewidywał $y = 1$, a kiedy $y = 0$\n", "\n", "$$ c = \\left\\{ \n", "\\begin{array}{ll}\n", "1, & \\mbox{gdy } P(y=1 \\, | \\, x; \\theta) > 0.5 \\\\\n", "0 & \\mbox{w przeciwnym przypadku}\n", "\\end{array}\\right.\n", "$$\n", "\n", "$$ P(y=1 \\,| \\, x; \\theta) = h_\\theta(x) $$" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 24, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "outputs": [ { "name": "stdout", "output_type": "stream", "text": [ "theta = [[ 1.11414027]\n", " [-2.89324615]\n", " [-0.66543637]\n", " [ 0.14887292]\n", " [ 2.13284493]]\n", "x0 = [[1. 6.3 1.8 7.3 2.9]]\n", "h(x0) = 1.6061436959824898e-05\n", "c(x0) = (0, 1.6061436959824898e-05) \n", "\n" ] } ], "source": [ "def classifyBi(theta, X):\n", " prob = h(theta, X).item()\n", " return (1, prob) if prob > 0.5 else (0, prob)\n", "\n", "print(\"theta =\", thetaBest)\n", "print(\"x0 =\", XTest[0])\n", "print(\"h(x0) =\", h(thetaBest, XTest[0]).item())\n", "print(\"c(x0) =\", classifyBi(thetaBest, XTest[0]), \"\\n\")" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "slide" } }, "source": [ "### Skuteczność" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 25, "metadata": {}, "outputs": [ { "name": "stdout", "output_type": "stream", "text": [ "0 <=> 0 -- prob: 0.0\n", "1 <=> 1 -- prob: 0.9816\n", "0 <=> 0 -- prob: 0.0001\n", "0 <=> 0 -- prob: 0.0005\n", "0 <=> 0 -- prob: 0.0001\n", "1 <=> 1 -- prob: 0.9936\n", "0 <=> 0 -- prob: 0.0059\n", "0 <=> 0 -- prob: 0.0992\n", "0 <=> 0 -- prob: 0.0001\n", "0 <=> 0 -- prob: 0.0001\n", "\n", "Accuracy: 1.0\n" ] } ], "source": [ "acc = 0.0\n", "for i, rest in enumerate(yTest):\n", " cls, prob = classifyBi(thetaBest, XTest[i])\n", " if i < 10:\n", " print(int(yTest[i].item()), \"<=>\", cls, \"-- prob:\", round(prob, 4))\n", " acc += cls == yTest[i].item()\n", "\n", "print(\"\\nAccuracy:\", acc / len(XTest))" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "slide" } }, "source": [ "## 3.4. Wieloklasowa regresja logistyczna" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "source": [ "### Przykład: gatunki irysów (kosaćców)" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "source": [ "\n", "\n", "Kosaciec szczecinkowy (_Iris setosa_)" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "source": [ "\n", "\n", "Kosaciec amerykański (_Iris virginica_)" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "source": [ "\n", "\n", "Kosaciec różnobarwny (_Iris versicolor_)" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "source": [ "Cechy:\n", " * długość działek kielicha\n", " * szerokość działek kielicha\n", " * długość płatka\n", " * szerokość płatka" ] }, { "cell_type": "markdown", "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "source": [ "Wczytanie danych" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 26, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "fragment" } }, "outputs": [ { "data": { "text/html": [ "
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slswplpwGatunek
05.23.41.40.2Iris-setosa
15.13.71.50.4Iris-setosa
26.73.15.62.4Iris-virginica
36.53.25.12.0Iris-virginica
44.92.54.51.7Iris-virginica
56.02.75.11.6Iris-versicolor
\n", "
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"Wówczas zamiast wektora $y$ otrzymamy macierz $Y$:\n", "\n", "$$\n", "y \\; = \\;\n", "\\left[\n", "\\begin{array}{c}\n", "y^{(1)} \\\\\n", "y^{(2)} \\\\\n", "y^{(3)} \\\\\n", "y^{(4)} \\\\\n", "y^{(5)} \\\\\n", "\\vdots \\\\\n", "\\end{array}\n", "\\right]\n", "\\; = \\;\n", "\\left[\n", "\\begin{array}{c}\n", "\\mbox{\"Iris-setosa\"} \\\\\n", "\\mbox{\"Iris-setosa\"} \\\\\n", "\\mbox{\"Iris-virginica\"} \\\\\n", "\\mbox{\"Iris-versicolor\"} \\\\\n", "\\mbox{\"Iris-virginica\"} \\\\\n", "\\vdots \\\\\n", "\\end{array}\n", "\\right]\n", "\\quad \\mapsto \\quad\n", "Y \\; = \\;\n", "\\left[\n", "\\begin{array}{ccc}\n", "1 & 0 & 0 \\\\\n", "1 & 0 & 0 \\\\\n", "0 & 1 & 0 \\\\\n", "0 & 0 & 1 \\\\\n", "0 & 1 & 0 \\\\\n", "\\vdots & \\vdots & \\vdots \\\\\n", "\\end{array}\n", "\\right]\n", "$$" ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 28, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "notes" } }, "outputs": [], "source": [ "def mapY(y, cls):\n", " m = len(y)\n", " yBi = 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Użyjemy w tym celu metryki **skuteczności** (ang. *accuracy*).\n", "\n", "(Więcej o metrykach na jednym z następnych wykładów)." ] }, { "cell_type": "code", "execution_count": 35, "metadata": { "slideshow": { "slide_type": "subslide" } }, "outputs": [ { "name": "stdout", "output_type": "stream", "text": [ "regs = [-7.86037111 0.67304249 1.87974212]\n", "probs = [0. 0.23 0.77]\n", "2 <=> 2 -- True [0.0, 0.2303, 0.7697]\n", "regs = [ 2.81605359 -1.42429467 -9.58880135]\n", "probs = [0.986 0.014 0. ]\n", "0 <=> 0 -- True [0.9858, 0.0142, 0.0]\n", "regs = [-6.99699202 0.05083372 1.89373326]\n", "probs = [0. 0.137 0.863]\n", "2 <=> 2 -- True [0.0001, 0.1367, 0.8632]\n", "regs = [-5.57627364 -0.18794428 1.2994192 ]\n", "probs = [0.001 0.184 0.815]\n", "2 <=> 2 -- True [0.0008, 0.1842, 0.815]\n", "regs = [-6.98189316 0.861466 1.73498847]\n", "probs = [0. 0.294 0.705]\n", "2 <=> 2 -- True [0.0001, 0.2945, 0.7054]\n", "regs = [ 3.37152977 -2.14087384 -11.07044352]\n", "probs = [0.996 0.004 0. ]\n", "0 <=> 0 -- True [0.996, 0.004, 0.0]\n", "\n", "Accuracy = 1.0\n" ] } ], "source": [ "acc = 0.0\n", "for i in range(len(YTestCls)):\n", " cls, probs = classify(thetas, XTest[i], i < 6)\n", " correctCls = int(YTestCls[i].item())\n", " if i < 6:\n", " print(correctCls, \" <=>\", cls, \" -- \", cls == correctCls, np.round(probs, 4).tolist())\n", " acc += correctCls == cls\n", "print(\"\\nAccuracy =\", acc/len(XTest))" ] } ], "metadata": { "celltoolbar": "Slideshow", "kernelspec": { "display_name": "Python 3", "language": "python", "name": "python3" }, "language_info": { "codemirror_mode": { "name": "ipython", "version": 3 }, "file_extension": ".py", "mimetype": "text/x-python", "name": "python", "nbconvert_exporter": "python", "pygments_lexer": "ipython3", "version": "3.8.3" }, "livereveal": { "start_slideshow_at": "selected", "theme": "amu" } }, "nbformat": 4, "nbformat_minor": 4 }