模型评估指标micro avg、macro avg和weighted avg的计算方式及区别

悠悠 2022-11-18 05:49 887阅读 0赞

在机器学习和深度学习模型评估结果中，我们经常会遇到micro avg、macro avg和weighted avg。本文将会介绍这三种模型评估指标的计算方式以及它们之间的区别。  
  我们以`sklearn.metrics.classification_report`的输出结果作为展示，示例模型评估结果如下：  
![示例模型评估结果][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2pjbGlhbjkx_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

maro avg的中文名称为`宏平均`，其计算方式为每个类型的P、R的算术平均，我们以F1的macro avg为例，上述输出结果中的macro avg F1值的计算方式为：

macro avg F1 = (0.90+0.73)/2=0.815

weighted avg的计算方式与micro avg很相似，只不过weighted avg是用每一个类别样本数量在所有类别的样本总数的占比作为权重，因此weighted avg的计算方式为：

weighted avg = 0.90*1207/1756+0.73*549/1756=0.8468

micro avg的中文名称为`微平均`，是对数据集中的每一个示例不分类别进行统计建立全局混淆矩阵，然后计算相应的指标。在微平均评估指标中，样本数多的类别主导着样本数少的类，其计算公式如下：  
![微平均的计算公式][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2pjbGlhbjkx_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
其中TP为被正确地划分为正例的个数，即实际为正例且被分类器划分为正例的样本数，FP为被错误地划分为正例的个数，即实际为负例但被分类器划分为正例的样本数。  
  以下面的代码为例:

# -*- coding: utf-8 -*-
    from sklearn.metrics import confusion_matrix, precision_score
    
    y_true = ["A", "A", "A", "A", "B", "B", "C", "C", "C", "C", "C"]
    y_pred = ["A", "B", "A", "A", "B", "A", "B", "C", "C", "C", "C"]
    print(confusion_matrix(y_true, y_pred))
    print(precision_score(y_true, y_pred, average='micro'))

输出的混淆矩阵和micro avg precision为：

[[3 1 0]
     [1 1 0]
     [0 1 4]]
    0.7272727272727273

对于类别A，它的TP=3, FP=1；对于类别B，它的TP=1， FP=1；对于类别C，它的TP=4，FP=1，因此micro avg precision为：

(3+1+4)/(3+1+1+1+4+1)=0.7273

本文的目的在于简单介绍模型评估指标micro avg、macro avg和weighted avg的区别以及它们的计算方式，网上有很多文章存在错误，应该引起重视。后面有机会再详细介绍。  
  本文到此结束，感谢阅读~

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