十、补码朴素贝叶斯算法(Complement NB，Complement Naive Bayes)（有监督学习）

Rennie 等人（2003 年）所描述的补码朴素贝叶斯分类器Complement Naive Bayes 分类器
该分类器旨在纠正标准多项式直觉贝叶斯分类器的 “严重假设”
它特别适用于不平衡数据集。

一、算法思路

二、官网API

官网API
导包：from sklearn.naive_bayes import ComplementNB

class sklearn.naive_bayes.ComplementNB(*, alpha=1.0, force_alpha='warn', fit_prior=True, class_prior=None, norm=False)
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这里的参数还是比较多的，具体的参数使用，可以根据官网给的demo进行学习，多动手尝试；这里就以一些常用的参数进行说明。

①平滑参数alpha

加法（拉普拉斯/利德斯通）平滑参数（设置 alpha=0 和 force_alpha=True 表示不平滑）
浮点数，默认为1.0
也可以传入array形式，array为各个类别数

具体官网详情如下：

使用方法

ComplementNB(alpha=1.2)
或者
beyond = [1,2,3]
categorical = ComplementNB(alpha=beyond)

②force_alpha

如果为False，且alpha小于1e-10，则会将alpha设置为1e-10，默认值
如果为True，alpha将保持不变
如果alpha太接近0，可能会导致数字错误

具体官网详情如下：

使用方法

ComplementNB(force_alpha=True)

③fit_prior

是否学习类别先验概率。如果为False，将使用统一先验；默认值为True

具体官网详情如下：

使用方法

ComplementNB(fit_prior=False)

④类别先验概率class_prior

class_prior类别的先验概率；如果指定，则不会根据数据调整先验概率；默认值为None

具体官网详情如下：

使用方法

beyond = [1,2,3]
complement = ComplementNB(class_prior=beyond)

⑤标准化norm

norm，是否对权重进行第二次标准化，默认为False

具体官网详情如下：

使用方法

ComplementNB(norm=True)

⑥最终构建模型

complement = ComplementNB(alpha=1.2,force_alpha=True,fit_prior=False,norm=True)

三、代码实现

①导包

这里需要评估、训练、保存和加载模型，以下是一些必要的包，若导入过程报错，pip安装即可

import numpy as np
import pandas as pd 
import matplotlib.pyplot as plt
import joblib
%matplotlib inline
import seaborn as sns
from sklearn.preprocessing import LabelEncoder
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.naive_bayes import ComplementNB
from sklearn.metrics import confusion_matrix, classification_report, accuracy_score
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②加载数据集

数据集可以自己简单整个，csv格式即可，我这里使用的是6个自变量X和1个因变量Y

fiber = pd.read_csv("./fiber.csv")
fiber.head(5) #展示下头5条数据信息
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③划分数据集

前六列是自变量X，最后一列是因变量Y

常用的划分数据集函数官网API：train_test_split

test_size：测试集数据所占比例
train_size：训练集数据所占比例
random_state：随机种子
shuffle：是否将数据进行打乱
因为我这里的数据集共48个，训练集0.75，测试集0.25，即训练集36个，测试集12个

X = fiber.drop(['Grade'], axis=1)
Y = fiber['Grade']

X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X,Y,train_size=0.75,test_size=0.25,random_state=42,shuffle=True)

print(X_train.shape) #(36,6)
print(y_train.shape) #(36,)
print(X_test.shape) #(12,6)
print(y_test.shape) #(12,)
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④构建ComplementNB模型

参数可以自己去尝试设置调整

complement = ComplementNB(alpha=1.2,force_alpha=True,fit_prior=False,norm=True)
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⑤模型训练

就这么简单，一个fit函数就可以实现模型训练

complement.fit(X_train,y_train)
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⑥模型评估

把测试集扔进去，得到预测的测试结果

y_pred = complement.predict(X_test)
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看看预测结果和实际测试集结果是否一致，一致为1否则为0，取个平均值就是准确率

accuracy = np.mean(y_pred==y_test)
print(accuracy)
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也可以通过score得分进行评估，计算的结果和思路都是一样的，都是看所有的数据集中模型猜对的概率，只不过这个score函数已经封装好了，当然传入的参数也不一样，需要导入accuracy_score才行，from sklearn.metrics import accuracy_score

score = complement.score(X_test,y_test)#得分
print(score)
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⑦模型测试

拿到一条数据，使用训练好的模型进行评估
这里是六个自变量，我这里随机整个test = np.array([[16,18312.5,6614.5,2842.31,25.23,1147430.19]])
扔到模型里面得到预测结果，prediction = complement.predict(test)
看下预测结果是多少，是否和正确结果相同，print(prediction)

test = np.array([[16,18312.5,6614.5,2842.31,25.23,1147430.19]])
prediction = complement.predict(test)
print(prediction) #[2]
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⑧保存模型

complement是模型名称，需要对应一致
后面的参数是保存模型的路径

joblib.dump(complement, './complement.model')#保存模型
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⑨加载和使用模型

complement_yy = joblib.load('./complement.model')

test = np.array([[11,99498,5369,9045.27,28.47,3827588.56]])#随便找的一条数据
prediction = complement_yy.predict(test)#带入数据，预测一下
print(prediction) #[4]
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完整代码

模型训练和评估，不包含⑧⑨。

import numpy as np
import pandas as pd 
import matplotlib.pyplot as plt
import joblib
%matplotlib inline
import seaborn as sns
from sklearn.preprocessing import LabelEncoder
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.naive_bayes import ComplementNB
from sklearn.metrics import confusion_matrix, classification_report, accuracy_score

fiber = pd.read_csv("./fiber.csv")
fiber.head(5) #展示下头5条数据信息

X = fiber.drop(['Grade'], axis=1)
Y = fiber['Grade']

X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X,Y,train_size=0.75,test_size=0.25,random_state=42,shuffle=True)

print(X_train.shape) #(36,6)
print(y_train.shape) #(36,)
print(X_test.shape) #(12,6)
print(y_test.shape) #(12,)

complement = ComplementNB(alpha=1.2,force_alpha=True,fit_prior=False,norm=True)
complement.fit(X_train,y_train)
y_pred = complement.predict(X_test)

accuracy = np.mean(y_pred==y_test)
print(accuracy)
score = complement.score(X_test,y_test)#得分
print(score)

test = np.array([[16,18312.5,6614.5,2842.31,25.23,1147430.19]])
prediction = complement.predict(test)
print(prediction) #[2]
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