logistic回归模型
Logistic 回归模型
• 反对数变换得到 OR e1
11
实例1
研究急性心肌梗塞(AMI)患病与饮酒 的关系， 采用横断面调查。
饮酒 不饮酒 合计
(X=1) (X=0)
患病(y=1) 55 74 129
未患病(y=0) 104663 212555 317218
合计
104718 21262Odds分别为
O R e1e1 .7 9 1 7 5 96
95% CI=(4.3, 8.5)
34
实例3：Logistic模型的交互作用
• 由于本例模型为
L o g i t( P ) 0 1 x 1 2 x 2 3 x 1 x 2
• 3，P＝，差别有统计学意义，可以认为吸烟 和家属史对患肺癌有交互作用。
33
实例3：Logistic模型的交互作用
• 由于本例模型为 L o g i t( P ) 0 1 x 1 2 x 2 3 x 1 x 2
• 对于无家属史，x2=0代入模型，得到
Logit(P)01x1
• 由回归系数与OR的关系，得到吸烟的：
2
数据分析的背景
• 单因素的分类资料统计分析，一般采用 Pearson 2进行统计检验，用Odds Ratio 及其95%可信区间评价关联程度。
• 考虑多因素的影响，对于反应变量为分 类变量时，用线性回归模型P=a+bx就不 合适了，应选用Logistic回归模型进行统 计分析。
3
Logistic回归模型
• 在本例中，对于同为吸烟或不吸烟的对象 而言(x2相对固定不变)，
• 饮酒(x1=1)的对数Odds为
L o g (O d d s x 1 1 )0 1 2 x 2
• 不饮酒(x1=0)的对数Odds为
logistic回归模型结果解读
logistic回归模型结果解读
x
一、 logistic回归模型结果解读
Logistic回归模型是一种分类数据模型，主要用于对不同类别的输出结果进行预测，因此，其结果解读也要以分类的形式来解释。
1、系数与因变量之间的关系
Logistic回归模型通过对因变量的分析，来推断被解释变量的概率。
结果中的系数提供了因变量与被解释变量之间的关系，比如我们可以分析不同系数值大小，从而获得因变量对被解释变量的影响程度，正相关的影响是系数的正值，反之是负值。
2、P值
P值是从回归结果中获取的，它可以反映特定因变量对被解释变量的重要性，P值越小，表明相对于其它因变量，该因变量对被解释变量影响越明显，则说明该因变量是重要因素。
3、R-Square和平均绝对值
R-Square是可决系数，它反映回归结果的好坏，R-Square的值越大，表明模型的预测效果越好，也就是越能够准确的来预测被解释变量的值。
平均绝对值也是可以用来判断模型好坏的指标，它比较每个样本的预测值和实际值之间的误差，值越小则表示模型的预测精度越高。
4、改进模型
可以通过以上结果，来判断模型的预测效果好坏，从而思考如何改进模型：比如可以进行特征选择，去掉系数值较小或者P值较大的因变量；也可以使用其它模型，如决策树或神经网络模型来进行比较，看哪一个模型对被解释变量的预测效果更好。
logistic回归模型——方法与应用
logistic回归模型——方法与应用
logistic回归模型是一种广泛应用于分类问题的统计学习方法。
它主要用于预测二分类问题，但也可以通过多类logistic回归
处理多分类问题。
方法：
1. 模型定义：logistic回归模型是一种线性分类模型，它
使用一个Logistic函数(也称为sigmoid函数)将线性模型生成
的线性组合转换为概率分数。
Logistic函数将线性组合映射到
0到1之间的值，表示输入属于正面类别的概率。
2. 模型训练：logistic回归模型的训练目标是找到一个权
重向量，使得模型能够最大化正面类别的概率。
训练算法通常采用最大似然估计方法，通过迭代优化权重向量来最小化负对数似然损失函数。
3. 预测：给定一个测试样本，logistic回归模型通过计算
样本的得分(也称为Logit)，将其映射到0到1之间的概率分数。
如果概率分数超过一个预先定义的阈值，则将测试样本分类为正面类别，否则将其分类为负面类别。
应用：
1. 二分类问题：logistic回归模型最常用于解决二分类问题，例如垃圾邮件过滤、欺诈检测等。
2. 多类问题：通过多类logistic回归模型，可以将多个类别映射到0到1之间的概率分数，然后根据概率分数将测试样本分配到不同的类别中。
3. 特征选择：logistic回归模型可以用于特征选择，通过计算每个特征的卡方得分，选择与类别最相关的特征。
4. 文本分类：logistic回归模型在文本分类问题中得到广泛应用，例如情感分析、主题分类等。
logistic回归模型
Logistic回归模型
• 列联表中的数据是以概率的形式把属性变量联系 起来的，而概率p的取值在0与1之间，因此，要把
概率 p (x)与 x 之间直接建立起函数关系是不合
适的。即 (x) x
Logistic回归模型
• 因此，人们通常把p的某个函数f(p)假设为变量的 函数形式，取 f ( p) ln (x) ln p
1 (x) 1 p
• 称之为logit函数，也叫逻辑斯蒂变换。 • 因此，逻辑斯蒂变换是取列联表中优势的对数。
当概率在0-1取值时，Logit可以取任意实数，避免 了线性概率模型的结构缺陷。
Logistic回归模型
假设响应变量Y是二分变量，令 p P(Y 1) ,影响Y
的因素有k个 x1, xk，则称：
多项logit模型
• 前面讨论的logit模型为二分数据的情况，有时候 响应变量有可能取三个或更多值，即多类别的属 性变量。
• 根据响应变量类型的不同，分两种情况：
–响应变量为定性名义变量； –响应变量为定性有序变量；
• 当名义响应变量有多个类别时，多项logit模型应 采取把每个类别与一个基线类别配成对，通常取 最后一类为参照，称为基线-类别logit.
• 为二分数据的逻辑斯ln 1蒂pp回归g(模x1,型,，xk简) 称逻辑斯蒂 回归模型。其中的k个因素称为逻辑斯蒂回归模型 的协变量。
• 最重要的逻辑斯蒂回归模型是logistic线性回归模 型，多元logit模型的形式为：
ln
p 1 p
0
1x1
k xk
Logistic回归模型
• 其中，0, 1, , k 是待估参数。根据上式可以得到
多项logit模型
logistic回归模型方程
logistic回归模型方程1. 简介Logistic回归是一种用于建立分类模型的统计方法，广泛应用于机器学习和数据分析领域。
它的主要目标是预测一个二元变量的概率，即将输入的数据映射到[0,1]区间。
本文将介绍logistic回归模型的数学原理和其在实际应用中的一些重要特点。
2. 原理Logistic回归模型将线性回归模型的输出通过一个逻辑函数进行转换，以求解分类问题。
假设我们有一个自变量X和一个因变量Y，其中Y只能取0或1的值。
我们希望找到一个合适的函数f，将X映射到[0,1]区间，使得Y的概率能够由f(X)来表示。
2.1 逻辑函数逻辑函数，也称为Sigmoid函数，是logistic回归模型的核心。
它的表达式如下所示：f(x)=11+e−x逻辑函数具有S型曲线，当自变量趋近于无穷大时，函数的值接近于1；当自变量趋近于负无穷大时，函数的值接近于0。
通过逻辑函数，我们可以将线性回归模型的输出转换为概率。
2.2 模型参数在logistic回归模型中，我们需要估计一组参数来确定函数f的形状。
具体而言，我们需要找到一组权重参数W和偏置参数b，使得对于给定的输入X，模型能够输出一个适当的概率。
2.3 模型方程logistic回归模型的方程可以表示为：P(Y=1|X)=11+e−WX−b其中，P(Y=1|X)表示给定输入X时Y等于1的概率，W表示权重参数矩阵，b表示偏置参数向量。
模型的参数估计可以利用最大似然估计或梯度下降等方法进行求解。
3. 特点和应用logistic回归模型具有许多重要的特点，使得它在实际应用中得到广泛使用。
3.1 线性决策边界logistic回归模型在特征空间中建立一个线性决策边界，将不同类别的数据分开。
这使得模型在处理线性可分的分类问题时非常有效。
3.2 高效的计算logistic回归模型的计算速度相对较快，因为它是一个凸优化问题，并且可以应用随机梯度下降等高效的算法进行求解。
3.3 可解释性强logistic回归模型的参数具有明确的物理或实际含义，使得模型的结果易于解释。
logistic回归的模型公式
logistic回归的模型公式Logistic回归模型是一种经典的统计学习方法，用于解决二分类问题。
它通过建立一个逻辑回归方程，预测某个样本属于某一类别的概率。
本文将介绍Logistic回归模型的原理和应用，并探讨其优缺点。
一、Logistic回归模型的原理Logistic回归模型是建立在线性回归模型的基础上，通过引入一个非线性函数（称为Logistic函数或Sigmoid函数）将线性回归的输出结果转化为概率值。
Logistic函数的数学表达式为：f(x) = 1 / (1 + e^(-x))，其中e为自然对数的底。
该函数的特点是输出值在0和1之间，可以用来表示某个事件发生的概率。
在Logistic回归模型中，假设有n个自变量（特征）x1,x2,...,xn，对应的回归系数为β1,β2,...,βn。
模型的方程可以表示为：P(y=1|x) = f(β0 + β1x1 + β2x2 + ... + βnxn)，其中P(y=1|x)表示样本属于正例的概率。
为了估计回归系数，通常采用最大似然估计方法。
具体来说，我们希望通过最大化似然函数来找到最优的回归系数，使得模型对观测数据的拟合度最高。
然后，利用估计得到的回归系数，我们可以对新的样本进行预测，并给出其属于正例的概率。
二、Logistic回归模型的应用Logistic回归模型有广泛的应用领域，尤其在医学、金融、市场营销等领域中得到了广泛的应用。
在医学领域，Logistic回归模型常用于疾病风险预测和诊断模型的建立。
例如，可以利用患者的年龄、性别、血压等特征来预测患者患某种疾病的风险。
在金融领域，Logistic回归模型可以用于信用评分和违约预测。
银行可以根据客户的个人信息和历史信用记录，利用Logistic回归模型来评估客户的信用风险，并据此决定是否给予贷款。
在市场营销领域，Logistic回归模型可以用于客户分类和市场细分。
根据客户的购买行为、兴趣爱好等特征，可以预测客户对某种产品或服务的购买概率，进而制定相应的市场营销策略。
logistic回归模型统计描述
logistic回归模型统计描述在统计学中，logistic回归模型是一种常用的分类方法，它适用于将自变量与离散的二分类因变量相关联的情况。
本文将会详细介绍logistic回归模型的原理、概念以及应用，并解释如何利用该模型进行统计推断与预测。
一、logistic回归模型的原理与概念1.1 逻辑函数与S型曲线在logistic回归模型中，我们使用逻辑函数（logistic function）将自变量的线性组合转换为一个介于0和1之间的概率值。
逻辑函数（也称为sigmoid函数）是一个S型曲线，它可以表示如下：f(z) = 1 / (1 + e^(-z))其中，f(z)表示逻辑函数的输出值，e为自然对数的底，z为自变量的线性组合。
1.2 线性组合与logit函数在logistic回归模型中，自变量的线性组合表示为：z = β0 + β1x1 + β2x2 + ... + βnxn其中，zi表示第i个样本的线性组合值，β0、β1、β2...βn为模型的参数，xi为自变量的取值。
1.3 参数的解释与推断在logistic回归模型中，参数的解释通常使用odds ratio（比率几率）来进行推断。
比率几率表示的是某个事件的成功概率与失败概率之间的比值。
对于一个二分类事件，比率几率可以表示为：odds = p / (1 - p)其中，p为事件成功的概率。
通过对比两种不同情况下的比率几率，可以推断参数对于事件发生的影响程度。
二、logistic回归模型的应用2.1 数据准备在使用logistic回归模型时，首先需要准备好相关的数据。
通常情况下，我们将数据集分为训练集和测试集，用于模型的训练与验证。
2.2 模型拟合与参数估计使用logistic回归模型进行拟合时，通常采用最大似然估计法。
最大似然估计法旨在选择最适合观测到的数据的参数值，使得观测到的数据的概率最大化。
2.3 模型评估与优化在模型拟合完成后，我们需要对模型进行评估与优化。
logistic回归模型和logit模型
logistic回归模型和logit模型引言部分：在机器学习领域中，分类问题一直是研究的热点之一。
Logistic回归模型和Logit模型是二分类问题中，表现优异的分类算法。
基于二项分布的原理，这两个模型能够有效的进行分类，因此受到了广泛的应用和研究。
正文部分：一、Logistic回归模型Logistic回归模型是一种广义线性模型，被广泛应用于分类问题中。
它通过Sigmoid函数将线性回归的结果映射到概率值，在进行分类时，将概率值与设定的阈值进行比较，从而进行分类。
Logistic回归模型的形式如下：$$ P(Y=1|X)=\frac{1}{1+e^{-(w^TX+b)}} $$其中，$w$表示特征的权值，$b$表示偏置的值，$X$表示输入的特征向量，$Y$表示输出的标签。
该模型的训练过程通常采用最大似然估计方法进行优化，从而得到最佳的模型参数。
二、Logit模型Logit模型也是一种二分类模型，它的实现基于对数几率的概念。
在Logit模型中，将正例的对数几率表示为输入向量的线性函数，而负例的对数几率为其相反数。
模型的形式如下：$$ \log(\frac{P(Y=1|X)}{1-P(Y=1|X)})=w^TX+b $$Logit模型使用最大似然估计法进行参数的学习，使得模型尽可能地对训练数据进行拟合。
通过计算输入向量对应的对数几率，可以得到相应的输出标签，从而进行分类。
三、Logistic回归模型与Logit模型的异同1. 形式不同：Logistic回归模型采用的是Sigmoid函数进行分类，而Logit模型则是基于对数几率的理论进行分类。
2. 拟合效果不同：Logistic回归模型在分类效果上表现出更好的鲁棒性，能够在处理多重共线性等情况下表现出较好的效果；而Logit模型的拟合效果较为稳定，能够更好地应对噪声和异常点的干扰。
3. 处理方式不同：Logistic回归模型通常采用迭代法和正则化方法来优化模型参数；而Logit模型常常采用牛顿法等基于优化的方法来更新模型参数。
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含有名义数据的logit
含有名义数据的logit
• 例：某地25岁及以上人中各类婚姻状况居民的死 亡情况见表，试建立死亡率关于年龄和婚姻状况 的logit模型。
p ln A 1M 1 2 M 2 3 M 3 1 p
• 其中，A表示年龄(取中值)，M1、M2、M3表示婚 姻状况 • 于是，估计的logit方程为：
–累积概率满足： P(Y 1) P(Y J ) 1 –累积概率的模型并不利用最后一个概率，因为它必然 等于1
多项logit模型
【例】研究性别和两种治疗方法(传统疗法与新疗法) 对某种疾病疗效的影响，84个病人的数据见表。 • 由题知，疗效是一个有序变量，包括显著、较有 效和无效三个值，需要建立累积logit模型。
• 统计分析结论如下：
–女性比男性的疗效好，其优势比为： e1.319 3.798 –新疗法比传统疗法好，其优势比为： e1.797 6.032
本次问卷中的案例
(以食堂满意度为例) • 一般为多项逻辑模型，且响应变量为有序变量。
p ln 1 10 1 x1 2 x2 1 p 1 ln p1 p2 x x 20 1 1 2 2 1 ( p1 p2 )
多项logit模型
• 当响应变量为定性有序变量时，多项logit模型的处理会与 名义变量有所不同。 • 有序响应变量的累积logit模型 –当变量为有序变量时，logit可以利用这一点，得到比 基线-类别有更简单解释的模型； –Y的累积概率是指Y落在一个特定点的概率，对结果为 类别j时，其累积概率为： P(Y j) 1 j , j 1,, J
多项logit模型
• 应用统计软件，可以得到以上模型的参数估计和回 归方程：
p ln 1 0.449 1.319 x1 1.797 x2 1 p 1 ln p1 p2 1.303 1.319 x 1.797 x 1 2 1 ( p1 p2 )
多项logit模型
【例】研究三个学校、两个课程计划对学生偏好何 种学习方式的影响。调查数据见表: • 其中，三个学校对应两个哑变量x1和x2，两个课 程计划为常规(x3=1)和附加(x3=0)，学习方式分 为：自修(y=1)、小组(y=2)、上课(y=3) • 从题目可以看出，响应变量是学习方式有三类， 属于多项逻辑斯蒂回归问题。于是，建模为：
• 然后，将x1和x3的取值代入上式，可以进一步对三个属性之间的关系加 以分析。 – 学校2与学校3的学生在自修与上课两种学习方式上偏好相同； – 学校1比学校2和3更偏好上课(1.727>0.593); – 课程计划中，常规课程与附加课程相比，常规课程学生更偏好自修； – 小组与上课相比，三个学校没有差别；常规课程学生更偏好小组学 习。
ˆ p ln 11.536 0.124 A 0.711M1 0
含有有序数据的logit
• Logit模型的协变量也可以是有序数据 • 对有序数据的赋值可以按顺序用数0,1,2,3,4分别 表示 【例】某地某年各类文化程度的死亡人数见表，试 建立logit模型。 • 建立死亡率关于年龄和文化程度的logit模型
f ( p) ln 1 ( x) ln 1 p
• 称之为logit函数，也叫逻辑斯蒂变换。 • 因此，逻辑斯蒂变换是取列联表中优势的对数。 当概率在0-1取值时，Logit可以取任意实数，避免 了线性概率模型的结构缺陷。
Logistic回归模型
假设响应变量Y是二分变量，令 p P(Y 1) ,影响Y 的因素有k个 x1 , xk ，则称：
多项logit模型
• 预测变量为x的基线-类别logit模型为：
j ln( ) j j x, j 1,, J 1 J
• 模型共有J-1个方程，每个方程有不同的参数，这 些效应依据与基线配对的类别而变化； • 软件可以同时拟合模型中的所有方程； • 不管哪个类别作为基线，对于同一对类别都会有 相同的参数估计；即基线类别的选择是任意的；
多项logit模型
• 令p1,p2,p3分别表示疗效的三种情况出现的概率，在对性 别和疗法赋值后，则累积logit模型为：
p ln 1 10 1 x1 2 x2 1 p 1 ln p1 p2 x x 20 1 1 2 2 1 ( p1 p2 )
k k e 0 11 p 1 e 0 1x1 k xk
含有名义数据的logit
• 有些协变量为定量数据，logistic回归模型的协变 量可以是定性名义数据。这就需要对名义数据进 行赋值。 • 通常某个名义数据有k个状态，则定义变量 M1 ,, M k 1 代表前面的k-1状态，最后令k-1变量均 为0或-1来代表第k个状态。 • 如婚姻状况有四种状态：未婚、有配偶、丧偶和 离婚，则可以定义三个指示变量M1、M2、M3， 用(1,0,0)、 (0,1,0) 、(0,0,1) 、(0,0,0)或(-1,-1,-1) 来对以上四种状态赋值。
ln p g ( x1 ,, xk ) 1 p
• 为二分数据的逻辑斯蒂回归模型，简称逻辑斯蒂 回归模型。其中的k个因素称为逻辑斯蒂回归模型 的协变量。 • 最重要的逻辑斯蒂回归模型是logistic线性回归模 型，多元logit模型的形式为：
p ln 0 1 x1 k xk 1 p
多项logit模型
• 前面讨论的logit模型为二分数据的情况，有时候 响应变量有可能取三个或更多值，即多类别的属 性变量。 • 根据响应变量类型的不同，分两种情况：
–响应变量为定性名义变量； –响应变量为定性有序变量；
• 当名义响应变量有多个类别时，多项logit模型应 采取把每个类别与一个基线类别配成对，通常取 最后一类为参照，称为基线-类别logit.
ln ln p1 10 11 x1 12 x2 13 x3 p3 p2 20 21 x1 22 x2 23 x3 p3
多项logit模型
多项logit模型
• 应用统计软件可以得到模型的参数估计和回归方程：
ln ln p1 0.5931.134 x10.618 x3 p3 p2 0.6030.635 x3 p3
• 其中，与基线-类别logit不同的是，参数 1 描述了变量 x1 对响应变量落在类j或小于j的对数优势的效应，且对所有 (J-1)个累积logit都是相等的；2 的情况类似。 • 以上性质决定了在其他变量不变的情况下， 1 每增加一个 x 单位，响应变量在任意给定类别下的优势比将为 e 。 • 这一相同的比例(β)适用于每个累积概率,称为比例优势假 设.
p ln A E 1 p
• 其中A为年龄，E为文化程度
含有有序数据的logit
含有有序数据的logit
• 于是，估计的logit方程为：
p ln 11.637 0.124 A 0.164 E 1 p
• 其中，年龄的系数0.124，说明年龄越大死亡率会 越高； • 文化程度的系数-0.164，说明文化程度与死亡率 呈负相关，文化程度越高，死亡率越低。
Logistic回归模型
• 其中， 0 , 1 ,, k 是待估参数。根据上式可以得到 优势的值： p x x
1 p
e
0
1 1
k k
• 可以看出，参数 i 是控制其它 x 时 xi 每增加一个 单位对优势产生的乘积效应。 • 概率p的值： x x
逻辑斯蒂(Logistic)回归
Logistic回归模型
• 列联表中的数据是以概率的形式把属性变量联系 起来的，而概率p的取值在0与1之间，因此，要把 概率 p ( x)与 x 之间直接建立起函数关系是不合 适的。即 ( x) x
Logistic回归模型
• 因此，人们通常把p的某个函数f(p)假设为变量的 函数形式，取 ( x) p