R中的多类ROC曲线

Posted 2023-03-12

【中文标题】R中的多类ROC曲线

【英文标题】：Multiclass ROC curves in R

【发布时间】：2012-07-10 13:36:19

【问题描述】：

我不熟悉 ROC 曲线的概念。我试图通过阅读网络上的一些教程来理解它。我在 python 中找到了一个非常好的示例here，这很有帮助。

我想为我（在 Python 中）构建的 multiclass 分类器绘制 ROC 曲线。但是，网络上的大多数解决方案都是针对2 类问题，而不是多类问题。

但是，我终于在 R 的 pROC 包中找到了“multiclass.roc”函数，它可以绘制多类 ROC 曲线。

下面是一个简单的例子：

library(pROC)
data(aSAH)
multiclass.roc(aSAH$gos6, aSAH$s100b)

但是，我不明白如何解释它（因为我不知道 R）。

谁能指出 aSAH$s100b 变量指的是什么？我可以说 aSAH$gos6 指向 aSAH 数据集中不同类别的数据。

【问题讨论】：

查看?multiclass.roc 了解该功能的工作原理。 ?'$' $ 语法的含义。 aSAH 是data.frame，所以看看?data.frame

观看前几个 R 教程视频：http://www.twotorials.com/。这将使您了解那里发生的基本情况。

嗨@garak，我知道这是一个老问题，但为了完整起见，我添加了一个后续答案，其中包含 3 个最小可重复示例，解释了pROC::multiclass.roc() 所需的必要对象。我希望它可以帮助未来的用户。

【参考方案1】：

此外，您可能想查看Fawcett, 2006 以获得理解和实施 ROC 图的非常好的指南。他还讨论了多类 ROC 和 AUC，以及其他资源。

【参考方案2】：

我知道这是一个老问题，但为了完整起见，对于未来的访问者，我将使用pROC::multiclass.roc() 函数添加一个简短的示例列表。在软件方面，唯一的要求就是确保预测矩阵的列名与真实类匹配（real_values）。

第一个示例生成随机预测。第二个产生更好的预测。第三个生成完美的预测（即始终将最高概率分配给真实类。）

我打印了head(obj)的结果，因此不需要R理解来跟进示例。

pROC::multiclass.roc() 使用的计算的技术细节可以在Hand & Till (2001) 找到：ROC 曲线下区域的简单概括，用于多类分类问题。机器学习，45(2)，171-186。

library(pROC)
set.seed(42)
head(real_values)
real_values <- matrix( c("class1", "class2", "class3"), nc=1 )

# [,1]    
# [1,] "class1"
# [2,] "class2"
# [3,] "class3"
############################
#### Random predictions ####
############################
random_preds <- matrix(rbeta(3*3,2,2), nc=3)
random_preds <- sweep(random_preds, 1, rowSums(a1), FUN="/")
colnames(random_preds) <- c("class1", "class2", "class3")


head(random_preds)

#       class1    class2    class3
# [1,] 0.3437916 0.6129104 0.4733117
# [2,] 0.6016169 0.4700832 0.9364681
# [3,] 0.6741742 0.8677781 0.4823129

multiclass.roc(real_values, random_preds)
#Multi-class area under the curve: 0.1667

############################
#### Better Predictions ####
############################

better_preds <- matrix(c(0.75,0.15,0.5,
                         0.15,0.5,0.75,
                         0.15,0.75,0.5), nc=3)
colnames(better_preds) <- c("class1", "class2", "class3")

head(better_preds)

#       class1 class2 class3
# [1,]   0.75   0.15   0.15
# [2,]   0.15   0.50   0.75
# [3,]   0.50   0.75   0.50

multiclass.roc(real_values, better_preds)
#Multi-class area under the curve: 0.6667


#############################
#### Perfect Predictions ####
#############################
perfect_preds <- matrix(c(0.75,0.15,0.5,
                          0.15,0.75,0.5,
                          0.15,0.5,0.75), nc=3)
colnames(perfect_preds) <- c("class1", "class2", "class3")
head(perfect_preds)

multiclass.roc(real_values, perfect_preds)
#Multi-class area under the curve: 1