本文章向大家介绍朴素贝叶斯模型(NBM)详解与在Matlab和Python里的具体应用,主要内容包括1、 FullBNT简介、基于Matlab的贝叶斯网络工具箱BNT是//item/21db99f36d90bc49932af29d、BNT中提供了较为丰富的结构学习函数,都有:、参数学习算法函数、推理机制及推理引擎、为了提高运算速度,使各种推理算法能够有效应用,BNT工具箱采用了引擎机制,不同的引擎根据不同的算法来完成模型转换、细化和求解。这个推理过程如下。、5、 参数学习、在BNT中,参数评估程序可以分为4类。分类依据是否目标是通过参数或仅仅一个点的估计来计算贝叶斯全部的后验概率,是否全部的节点是可观察的或者存在数据/隐含变量(局部可观察)。、先验参数分布、6、结构学习、K2算法、K2算法(Cooper and Herskovits, 1992)是一种按如下方式工作的贪婪搜索算法。每一个起始点没有父节点。然后增加结果结构打分最高时的父节点。当单独添加父节点再不能提高分数时,停止添加父节点。当我们使用固定的顺序时,我们不需要做循环检查,也不需要为每个节点单独选择父节点。BNT推广了这点允许使用任何种类的CPD,无论贝叶斯打分规则还是BIC,另外,你可以对每一个节点指定一个任意的父节点数量的上限。、推断引擎、全局推理算法、近似传播引擎、基本概念、基础应用、原理机制和需要注意的事项等,并结合实例形式分析了其使用技巧,希望通过本文能帮助到大家理解应用这部分内容。
今天给大家介绍机器学习的一种分类模型朴素贝叶斯模型,这是我整理了好久的文章,希望大家能学到一点知识我也是欣慰的^_^o~ 努力!
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贝叶斯 Thomas Bayes,英国数学家。他首先将归纳推理法用于概率论基础理论,并创立了贝叶斯统计理论,对于统计决策函数、统计推断、统计的估算等做出了贡献。
贝叶斯决策理论是主观贝叶斯派归纳理论的重要组成部分。贝叶斯决策就是在不完全情报下,对部分未知的状态用主观概率估计,然后用贝叶斯公式对发生概率进行修正,最后再利用期望值和修正概率做出最优决策。其基本思想是:
未知事件中A[i]出现时B[j]出现的后验概率在主观上等于已有事件中B[j]出现时A[i]出现的先验概率值乘以B[j]出现的先验概率值然后除以A[i]出现的先验概率值最终得到的结果。这就是贝叶斯的核心思想:用先验概率估计后验概率。
具体到分类模型中,上述公式可以理解为:将B[j]看作分类的一种,将A[i]看作样本的特征属性之一,此时等号左边为待分类样本中出现特征A[i]时该样本属于类别B[j]的概率P(B[j]|A[i]),而等号右边是根据训练样本统计得到的特征A[i]出现子类别B[j]中的概率P(A[i]|B[j])乘以类别B[j]在训练样本中出现的概率P(B[j])最后除以特征A[i]在训练样本中出现的概率P(A[i])。
以下为基本的概念介绍,有概率论知识基础的可以跳过,这部分主要是为一些不理解上面公式的初始学习者进行指导。
1.学习树扩展贝叶斯网络结构的TANC算法.
2.数据完整条件下学习一般贝叶斯网络结构学习算法
数据完整条件下贝叶斯结构算法
3.缺失数据条件下学习一般贝叶斯网络结构学习算法
缺失数据条件下贝叶斯结构算法
1.BNT中也提供了丰富的参数学习函数,都有:
3.数据缺失时,如果已知网络拓扑结构,用EM算法来计算参数, learn_params_em ()。
BNT中提供了多种推理引擎,都有:
一个Noisy-or节点就像通常的“或”门一样,但有时父节点的效果将被抑制。受抑制的父节点i的概率用 来表示。一个节点C,有两个父节点A和B,有如下CPD,使用F和T来表达关和开,(在BNT中是1和2)。
神经网络节点 使用一个多层感知器实现了从连续父节点向离散子节点的映射。
高斯节点 将连续值的节点处理成一个离散的情况
我们将 N/(q*r) 放入每个格;N 是等效的样本大小,r=|A|,q = |B|. 这可以按如上面方式创建:
这里 1 是等效样本大小,也是先验概率的强度。你可以使用上面面方式更改它,
1.建立模型A->B,生成样本数据 |
5.正确的模型在12次后收敛 |
% 贝叶斯选择模型示例.
% 建立模型A->B,生成样本数据
% 正确的模型在12次后收敛
% 结构先验,假设为均匀分布
% 保存结果并初始化训练结构
% Plot,模型后验概率
图为贝叶斯模型选择后验概率对比
BNT中的结构学习程序可以按类似参数学习的情况分成四类:
如果两个 DAGs 编码同样的条件独立,它们被叫做 Markov 等效。所有 DAGs 的集合可以被分割成 Markov 等效类。同一类内的线图可以有方向,它们弧的颠倒不会改变任何 CI 关系。每一类都可以用一个 PDAG(partially directed acyclic graph,局部有向非循环图)这种图被称为本质图或方向图。这个详细说明哪个边必须在某一个方位上被定向,哪个可能被颠倒。
结构学习的强有力手段是列举DAGs的所有可能性,并对它们一一打分。这为其它算法的比较提供了一个“黄金标准”。我们按如下做:
默认的情况下,我们使用贝叶斯打分规则,并假定 CPDs 是用带有 BDeu 的先验表表示的。如果想是用一致的先验值,我们可以通过如下方法覆盖这些默认值。
实际上不能列举N>5的所有可能的DAGs。
爬山算法从状态空间中的一个指定点开始,考虑所有最接近的邻节点,然后移向得分最高的相邻节点。当相邻节点得分没有高于当前节点时(例如到达了局部最大值。),算法停止。然后从空间的其它部分重新开始。“相邻”通常定义为所有的图可以通过从当前的图添加、删除或翻转一个单独的弧得出,并服从无环的约束。其它相邻的可能详。
使用Metropolis-Hastings(MH)的马尔可夫链蒙特卡尔算法来搜索所有的图空间。标准的分配提案是考虑移动所有最近的按上面定义的邻节点。这个函数可以按如下方法调用:
计算贝叶斯打分时,有部分是计算具有挑战性的观测,因为参数学习的后验概率变成了多峰的状态(这是由于隐含节点导致了一个混合的分布)。因此需要使用逼近算法,如 BIC。不幸的是搜索算法仍然是代价高昂的,因为我们需要在每一步运行 EM 算法来计算 MLE
值,它需要对每一个模型进行计算打分。一个变换的方法是在每步进行局域搜索来替代第M步的 EM,当数据是“添满”状态时这种方法非常有效。——以上被称为结构上的 EM 算法(Friedman 1997)它可以通过 BIC 打分收敛的局部最大值来证明。
创立好一个贝叶斯网络,我们现在可以用它来进行推断。贝叶斯网络中有许多不同的算法来作为推断的的工具,在速度、复杂性、普遍性和精确性上有不同的表现。BNT因此提供了多种多样的不同的推断引擎。
enter_evidence,引擎可以处理一些经过特殊处理的证据。最后,当调用,marginal_nodes引擎可以执行一些特殊处理的查询。
最简单的推理方法是直接构建所有结点的联合分布,然后得到边缘概率。这已在global_joint_inf_engine中实现,但它仅适用于教学和调试。
Python贝叶斯文档分类模型
(1)收集数据:可以使用任何方法。本文使用RSS源
(2)准备数据:需要数值型或者布尔型数据
(3)分析数据:有大量特征时,绘制特征作用不大,此时使用直方图效果更好
(4)训练算法:计算不同的独立特征的条件概率
(5)测试算法:计算错误率
(6)使用算法:一个常见的朴素贝叶斯应用是文档分类。可以在任意的分类场景中使用朴素贝叶斯分类器,不一定非要是文本。
准备数据:从文本中构建词向量
以上是六句话,标记是0句子的表示正常句,标记是1句子的表示为粗口。我们通过分析每个句子中的每个词,在粗口句或是正常句出现的概率,可以找出那些词是粗口。
在bayes.py文件中添加如下代码:
训练算法:从词向量计算概率
1. # 朴素贝叶斯分类器训练函数
测试算法:根据现实情况修改分类器
上一节中的trainNB0函数中修改几处:
1. # 朴素贝叶斯分类器训练函数
22. # 朴素贝叶斯分类函数
准备数据:文档词袋模型
词集模型(set-of-words model):每个词是否出现,每个词只能出现一次
1. # 朴素贝叶斯词袋模型
示例:使用朴素贝叶斯过滤垃圾邮件
(1)收集数据:提供文本文件
(2)准备数据:将文本文件解析成词条向量
(3)分析数据:检查词条确保解析的正确性
(4)训练算法:使用我们之前建立的trainNB0()函数
(5)测试算法:使用classifyNB(),并且构建一个新的测试函数来计算文档集的错误率
(6)使用算法:构建一个完整的程序对一组文档进行分类,将错分的文档输出到屏幕上
使用正则表达式切分句子
测试算法:使用朴素贝叶斯进行交叉验证
1. # 该函数接受一个大写字符的字串,将其解析为字符串列表
2. # 该函数去掉少于两个字符的字符串,并将所有字符串转换为小写
8. # 完整的垃圾邮件测试函数
13. # 导入并解析文本文件
28. # 随机构建训练集
因为这些电子邮件是随机选择的,所以每次输出的结果可能会不一样。
今天的推文就到这吧,我感冒发烧了,有点难受。各位晚安。
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TEXT
汇编指令定义,表示该行开始的指令定义在TEXT
内存段。TEXT
语句后的指令一般对应函数的实现,但是对于TEXT
指令本身来说并不关心后面是否有指令。因此TEXT
和LABEL
定义的符号是类似的,区别只是LABEL
是用于跳转标号,但是本质上他们都是通过标识符映射一个内存地址。
5
个部分组成:TEXT指令
、函数名
、可选的flags标志
、函数帧大小
和可选的函数参数大小
。
TEXT
用于定义函数符号,函数名中当前包的路径可以省略。函数的名字后面是(SB),表示是函数名符号相对于SB伪寄存器
的偏移量,二者组合在一起最终是绝对地址。作为全局的标识符的全局变量和全局函数的名字一般都是基于SB伪寄存器的相对地址。标志部分用于指示函数的一些特殊行为,标志在textlags.h
文件中定义,常见的NOSPLIT
主要用于指示叶子函数不进行栈分裂。framesize
部分表示函数的局部变量需要多少栈空间,其中包含调用其它函数时准备调用参数的隐式栈空间。最后是可以省略的参数大小,之所以可以省略是因为编译器可以从Go语言的函数声明中推导出函数参数的大小。
+0(FP)
、+8(FP)
、+16(FP)
和+24(FP)
来分别引用a、b、ret0和ret1
四个参数。
不能直接以+0(FP)
的方式来使用参数。为了编写易于维护的汇编代码,Go汇编语言要求,任何通过FP伪寄存器访问的变量必和一个临时标识符前缀组合后才能有效,一般使用参数对应的变量名作为前缀
。
依次递增
的,FP伪寄存器是第一个变量的开始地址
。
函数参数和返回值的大小以及对齐问题
和结构体的大小和成员对齐问题
是一致
的,函数的第一个参数
和第一个返回值
会分别进行一次地址对齐
。我们可以用诡代思路将全部的参数和返回值以同样的顺序分别放到两个结构体中,将FP伪寄存器作为唯一的一个指针参数,而每个成员的地址也就是对应原来参数的地址。
Foo_args_and_returns
临时结构体类型用于诡代原始的参数和返回值:
unsafe.Offsetof
函数自动计算生成。因为Go结构体中的每个成员已经满足了对齐要求,因此采用通用方式得到每个参数的偏移量也是满足对齐要求的。序言注意的是第一个返回值地址需要重新对齐机器字大小的倍数。
伪SP寄存器,对应当前栈帧的底部
。因为在当前栈帧时栈的底部是固定不变的
,因此局部变量的相对于伪SP的偏移量也就是固定的,这可以简化局部变量的维护工作。SP真伪寄存器的区分只有一个原则:如果使用SP时有一个临时标识符前缀就是伪SP,否则就是真SP寄存器
。比如a(SP)和b+8(SP)有a和b临时前缀,这里都是伪SP,而前缀部分一般用于表示局部变量的名字。而(SP)和+8(SP)没有临时标识符作为前缀,它们都是真SP寄存器。
函数的调用栈是从高地址向低地址增长的,因此伪SP寄存器对应栈帧的底部其实是对应更大的地址
。当前栈的顶部对应真实存在的SP寄存器,对应当前函数栈帧的栈顶,对应更小的地址。如果整个内存用Memory数组表示,那么Memory[0(SP):end-0(SP)]就是对应当前栈帧的切片,其中开始位置是真SP寄存器,结尾部分是伪SP寄存器。真SP寄存器一般用于表示调用其它函数时的参数和返回值,真SP寄存器对应内存较低的地址,所以被访问变量的偏移量是正数;而伪SP寄存器对应高地址,对应的局部变量的偏移量都是负数。
伪FP寄存器定位的
,FP寄存器对应第一个参数的开始地址(第一个参数地址较低)
,因此每个变量的偏移量是正数。而局部变量是通过伪SP寄存器定位的
,而伪SP寄存器对应的是第一个局部变量的结束地址(第一个局部变量地址较大)
,因此每个局部变量的偏移量都是负数。
printsum
函数,printsum
函数输出两个整数的和。而printsum
函数内部又通过调用sum
函数计算两个数的和,并最终调用打印函数进行输出。因为printsum
既是被调用函数又是调用函数,所以它是我们要重点分析的函数。
CALL
指令调用函数的过程和调用我们熟悉的调用println
函数输出的过程类似。
CALL
指令用于调用函数,RET
指令用于从调用函数返回。但是CALL和RET指令并没有处理函数调用时输入参数和返回值的问题。CALL指令类似PUSH IP和JMP
somefunc两个指令的组合
,首先将当前的IP指令寄存器的值压入栈中,然后通过JMP指令将要调用函数的地址写入到IP寄存器实现跳转。而RET指令则是和CALL相反的操作,基本和POP IP指令等价
,也就是将执行CALL指令时保存在SP中的返回地址重新载入到IP寄存器,实现函数的返回。
MOVQ (TLS), CX
用于加载g结构体指针,然后第二个指令CMPQ SP, 16(CX)SP
栈指针和g结构体中stackguard0成员比较,如果比较的结果小于0则跳转到结尾的L_MORE_STK
部分。当获取到更多栈空间之后,通过JMP
L_BEGIN
指令跳转到函数的开始位置重新进行栈空间的检测。
PCDATA_StackMapIndex
和PCDATA_InlTreeIndex
两种表格类型。两种表格的数据是类似的,应该包含了代码所在的文件路径、行号和函数的信息,只不过PCDATA_InlTreeIndex
用于内联函数的表格。
GO_RESULTS_INITIALIZED
指令:
GO_RESULTS_INITIALIZED
记录的也是PC表格的信息,表示PC指针越过某个地址之后返回值才完成被初始化的状态。
FUNCDATA tableid,
tableoffset
,第一个参数为表格的类型,第二个是表格的地址。目前的实现中定义了三种FUNC表格类型:FUNCDATA_ArgsPointerMaps
表示函数参数的指针信息表,FUNCDATA_LocalsPointerMaps
表示局部指针信息表,FUNCDATA_InlTree
表示被内联展开的指针信息表。通过FUNC表格,Go语言的垃圾回收器可以跟踪全部指针的生命周期,同时根据指针指向的地址是否在被移动的栈范围来确定是否要进行指针移动。
NO_LOCAL_POINTERS
宏。它的定义如下:
PCDATA
和FUNCDATA
的数据一般是由编译器自动生成的,手工编写并不现实。如果函数已经有Go语言声明,那么编译器可以自动输出参数和返回值的指针表格。同时所有的函数调用一般是对应CALL
指令,编译器也是可以辅助生成PCDATA
表格的。编译器唯一无法自动生成是函数局部变量的表格,因此我们一般要在汇编函数的局部变量中谨慎使用指针类型。
main.MyInt.Twice
名称。我们可以用汇编实现该方法函数:
main.(*MyInt).Ptr
,也就是对应汇编中的·(*MyInt)·Ptr
。不过在Go汇编语言中,星号和小括弧都无法用作函数名字,也就是无法用汇编直接实现接收参数是指针类型的方法。
type.string."hello"
中的双引号),这导致了无法通过手写的汇编代码实现全部的特性。或许是Go语言官方故意限制了汇编语言的特性。
0(SP)
位置,调用结束后的返回值在8(SP)
位置。在函数调用之后要需要重新为需要的寄存器注入值,因为被调用的函数内部很可能会破坏了寄存器的状态。同时调用函数的参数值也是不可信任的,输入参数值也可能在被调用函数内部被修改了。
NOSPLIT
标志,让汇编器为我们自动生成一个栈扩容的代码:
NO_LOCAL_POINTERS
语句,该语句表示函数没有局部指针变量。栈的扩容必然要涉及函数参数和局部编指针的调整,如果缺少局部指针信息将导致扩容工作无法进行。不仅仅是栈的扩容需要函数的参数和局部指针标记表格,在GC进行垃圾回收时也将需要。函数的参数和返回值的指针状态可以通过在Go语言中的函数声明中获取,函数的局部变量则需要手工指定。因为手工指定指针表格是一个非常繁琐的工作,因此一般要避免在手写汇编中出现局部指针。
NewTwiceFunClosure
函数返回一个闭包函数对象,返回的闭包函数对象捕获了外层的x参数。返回的闭包函数对象在执行时,每次将捕获的外层变量乘以2之后再返回。在main
函数中,首先以1作为参数调用NewTwiceFunClosure
函数构造一个闭包函数,返回的闭包函数保存在fnTwice
闭包函数类型的变量中。然后每次调用fnTwice
闭包函数将返回翻倍后的结果,也就是:2,4,8。
FunTwiceClosure
结构体包含两个成员,第一个成员F表示闭包函数的函数指令的地址
,第二个成员X表示闭包捕获的外部变量
。如果闭包函数捕获了多个外部变量,那么FunTwiceClosure
结构体也要做相应的调整。然后构造FunTwiceClosure
结构体对象,其实也就是闭包函数对象。其中asmFunTwiceClosureAddr
函数用于辅助获取闭包函数的函数指令的地址,采用汇编语言实现。最后通过ptrToFunc
辅助函数将结构体指针转为闭包函数对象返回,该函数也是通过汇编语言实现。
·ptrToFunc
和·asmFunTwiceClosureAddr
函数的实现比较简单,我们不再详细描述。最重要的是·asmFunTwiceClosureBody
函数的实现:它有一个NEEDCTXT
标志。采用NEEDCTXT
标志定义的汇编函数表示需要一个上下文环境,在AMD64环境下是通过DX寄存器
来传递这个上下文环境指针,也就是对应FunTwiceClosure
结构体的指针。函数首先从FunTwiceClosure
结构体对象取出之前捕获的X,将X乘以2之后写回内存,最后返回修改之后的X的值。
DX
,然后从闭包对象中取出函数地址并用通过CALL
指令调用。
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