朴素贝叶斯分类

朴素贝叶斯算法描述应用贝叶斯定理进行分类的一个简单应用。

优点：

简单、快速、有效；能处理好噪声数据和缺失数据；需要用来训练的例子相对较少，但同样能处理好大量的例子；很容易获得一个预测的估计概率值。

缺点：

依赖于一个常用的错误假设，即一样的重要性和独立特征；应用在含有大量数值特征的数据集时并不理想；概率的估计值相对于预测的类而言更加不可靠。

贝叶斯分类器已应用于以下方面：

文本分类；

在计算机网络中进行入侵检测或者异常检验；

根据一组观察到的症状，诊断身体状况。

基于贝叶斯算法的手机垃圾短信过滤

第一步——收集数据

数据来源于http://www.dt.fee.unicamp.br/~tiago/sms-spamcollection/

第二步——探索和准备数据

导入数据：

sms_raw<-read.csv("sms_spam.csv",header=T)

将数据中type变量转换为因子：
sms_raw$type<-factor(sms_raw$type)

查看垃圾短信和非垃圾短信的数量：
table(sms_raw$type)

第三步——数据准备——处理和分析文本数据
library(tm)

对text建立语料库：
sms_corpus<-Corpus(VectorSource(sms_raw$text))

数据清洗：
corpus_clean<-tm_map(sms_corpus,removeNumbers)#去除数字
corpus_clean<-tm_map(corpus_clean,removeWords,stopwords())#去除停止词
corpus_clean<-tm_map(corpus_clean,removePunctuation)#去除标点符号
corpus_clean<-tm_map(corpus_clean,stripWhitespace)#去除空格

创建稀疏矩阵，建立文档词条矩阵
sms_dtm<-DocumentTermMatrix(corpus_clean)

第四步——建立训练数据集和测试数据集，75%的训练数据集和25%的测试数据集：
sms_raw_train<-sms_raw[1:4169,]
sms_raw_test<-sms_raw[4170:5559,]

输出文档词条矩阵：
sms_dtm_train<-sms_dtm[1:4169,]
sms_dtm_test<-sms_dtm[4170:5559,]

得到语料库：
sms_corpus_train<-corpus_clean[1:4169]
sms_corpus_test<-corpus_clean[4170:5559]

第五步——可视化文本数据——词云
library(wordcloud)
wordcloud(sms_corpus_train,min.freq=40,random.order=F,col=rainbow(length(sms_corpus_train)))

根据短信类型，通过R中subset（）函数来获取其中一种类型的短信数据：
spam<-subset(sms_raw_train,type=="spam")
ham<-subset(sms_raw_train,type=="ham")
wordcloud(spam$text,max.words=40,scale=c(3,1.5,0.5),col=rainbow(length(spam$text)))

wordcloud(ham$text,max.words=40,scale=c(3,1.5,0.5),col=rainbow(length(ham$text)))

第六步——为频繁出现的单词创建指示特征

findFreqTerms()函数返回一个字符向量，改箱量包含出现次数不少于指定次数的单词
sms_dict<-findFreqTerms(sms_dtm_train,5)

训练数据和测试数据只包含前面词典中的单词：
sms_train<-DocumentTermMatrix(sms_corpus_train,list(dictionary=sms_dict))
sms_test<-DocumentTermMatrix(sms_corpus_test,list(dictionary=sms_dict))

建立一个函数，改变成因子向量，根据单词是否出现，简单表示成YES或NO：
convert_counts<-function(x){
      x<-ifelse(x>0,1,0)
      x<-factor(x,levels=c(0,1),labels=c("NO","YES"))
      return(x)
   }

使用apply函数应用于系数矩阵的每一列：
sms_train<-apply(sms_train,2,convert_counts)
sms_test<-apply(sms_test,2,convert_counts)

第七步——基于数据训练模型

采用e1071包中的朴素贝叶斯算法实现：
library(e1071)

创建分类器：m<-naiveBayes(train,class,laplace=0)train为包含训练数据集的数据框或矩阵；class为包含训练数据每一行的分类的一个因子向量；laplace为控制拉普拉斯估计的一个数值（默认0）
sms_classifier<-naiveBayes(sms_train,sms_raw_train$type)

进行预测：p<-predict(m,test,type=c("class","raw")m为函数naiveBayes（）训练的一个模型；test为训练数据集；type为标识预测是最可能的类别值或原始预测概率值
sms_test_pred<-predict(sms_classifier,sms_test)

第八步——模型评估
library(gmodels)
CrossTable(sms_test_pred,sms_raw_test$type,prop.chisq=F,prop.t=F,dnn=c("predicted","actual"))#dnn为重新标记行和列

  Cell Contents|-------------------------||                       N ||           N / Row Total ||           N / Col Total ||-------------------------| Total Observations in Table:  1390               | actual    predicted |       ham |      spam | Row Total | -------------|-----------|-----------|-----------|         ham |      1203 |        30 |      1233 |              |     0.976 |     0.024 |     0.887 |              |     0.997 |     0.164 |           | -------------|-----------|-----------|-----------|        spam |         4 |       153 |       157 |              |     0.025 |     0.975 |     0.113 |              |     0.003 |     0.836 |           | -------------|-----------|-----------|-----------|Column Total |      1207 |       183 |      1390 |              |     0.868 |     0.132 |           | -------------|-----------|-----------|-----------|

第九步——模型的优化

设置laplace值为1
sms_classifier2<-naiveBayes(sms_train,sms_raw_train$type,laplace=1)
sms_test_pred2<-predict(sms_classifier2,sms_test)
CrossTable(sms_test_pred2,sms_raw_test$type,prop.chisq=F,prop.t=F,dnn=c("predicted","actual"))

 Cell Contents|-------------------------||                       N ||           N / Row Total ||           N / Col Total ||-------------------------| Total Observations in Table:  1390               | actual    predicted |       ham |      spam | Row Total | -------------|-----------|-----------|-----------|         ham |      1204 |        30 |      1234 |              |     0.976 |     0.024 |     0.888 |              |     0.998 |     0.164 |           | -------------|-----------|-----------|-----------|        spam |         3 |       153 |       156 |              |     0.019 |     0.981 |     0.112 |              |     0.002 |     0.836 |           | -------------|-----------|-----------|-----------|Column Total |      1207 |       183 |      1390 |              |     0.868 |     0.132 |           | -------------|-----------|-----------|-----------|