逻辑回归
基本概念
逻辑回归(Logistic Regression)
利用 Sigmoid 函数 对 一个或多个自变量(特征值)与因变量(目标类别)之间 的关系进行建模的一种分类模型。
其本质是:先通过线性组合计算一个“得分”,再通过 Sigmoid 函数将其映射为概率值,从而实现对离散类别的预测。
虽然名称含“回归”,但它是用于解决分类问题(尤其是二分类)的经典算法,也可通过 One-vs-Rest 或 Softmax 扩展至多分类。
📌核心思想:
- 利用线性模型 ,根据特征的重要性计算一个“线性得分”;
- 再使用 Sigmoid 函数将该得分映射为概率值 ;
- 设置阈值(如 0.5):若 ,则预测为正类(如 1);否则预测为负类(如 0)。
输入/输出:
输入:特征向量
输出:属于正类的概率值 ,最终通过阈值转换为类别标签(如 0 或 1)
将线性回归的输出作为逻辑回归的输入
假设函数(Hypothesis Function,预测函数) :
其中 是 Sigmoid 函数,它将线性输出压缩到 区间,便于解释为“概率”。
💡为什么用 Sigmoid?
将无限范围的线性输出 映射到 ,符合概率定义;
函数连续可导,便于梯度下降优化;
在 附近变化最敏感,利于区分边界样本。
损失函数
损失函数 = - 极大似然估计函数设计思想:预测值为 A、B 两个类别,真实类别所在的位置,概率值越大越好
数学模型
sigmoid 函数
sigmoid 函数(也称为S型函数,激活函数)

作用:把 映射到 ,即:将预测值映射到
公式:
数学性质:
单调递增函数
拐点在 的位置
导函数公式:
概率
概率:事件发生的可能性
联合概率:指两个或多个随机变量同时发生的概率
条件概率:表示事件 在另一个事件 已经发生条件下的发生概率,
极大似然估计
核心思想:选择一组模型参数,使得当前观测到的训练数据在该参数下出现的概率(即‘似然’)最大
作用:通过极大化概率事件,来估计最优参数
观测数据:
似然函数(Likelihood Function)
在给定参数 下,观测到当前数据集 的联合概率:
【注】这里把 看作变量,数据 (即:产生的现象)是固定的
由于连乘计算不便且易下溢,通常取对数
对数似然函数(Log-Likelihood)(单调变换,不改变极值点):
极大似然估计的目标
找到使似然函数(或对数似然)最大的参数 :
【例子】估计硬币正面朝上的概率
假设正面(记为 1)概率为 ,反面(记为 0)概率为
独立抛了 10 次,观测结果:
每次抛硬币服从伯努利分布(Bernoulli) :
似然函数:
代入数据:
对数似然函数:
最大化对数似然(求导并令导数为 ):
解得: