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``` fpr,tpr,threshold = roc_curve(y_test,y_predproba) auc_score=auc(fpr,tpr) plt.figure(figsize=(8,5)) plt.plot(fpr,tpr,'b',label='AUC=%0.2f'% auc_score) plt.legend(loc='lower right',fontsize=14) plt.plot([0, 1], [0, 1], 'r--') plt.xlim=([0, 1]) plt.ylim=([0, 1]) plt.xticks(fontsize=14) plt.yticks(fontsize=14) plt.ylabel('TPR-真正率',fontsize=16) plt.xlabel('FPR-假正率',fontsize=16) plt.show() fig,ax = plt.subplots() ax.plot(1-threshold,tpr,label='tpr') ax.plot(1-threshold,fpr,label='fpr') ax.plot(1-threshold,tpr-fpr,label='KS') plt.xlabel('score') plt.title('KS curve') plt.xlim=([0.0,1.0]) plt.ylim=([0.0,1.0]) plt.figure(figsize=(20,20)) legend=ax.legend(loc='upper left') plt.show() max(tpr-fpr)```再逐行解释下这个

时间: 2025-06-13 17:26:53 浏览: 24
<think>好的,我现在需要帮助用户解释他们提供的Python代码,这段代码主要是关于绘制ROC曲线和KS曲线的。首先,我得仔细阅读每一行代码,理解其功能,并确保自己的理解是正确的。用户之前已经询问过关于逻辑回归模型构建的代码,现在他们继续询问关于模型评估的部分,特别是ROC和KS曲线的生成。 首先,我需要回忆一下ROC曲线和KS曲线的基本概念。ROC曲线是通过绘制真正率(TPR)和假正率(FPR)来评估分类模型的性能,而AUC值则是ROC曲线下的面积,用于量化模型的整体表现。KS曲线则是另一种评估方法,通过TPR和FPR的差异来寻找最佳的阈值,通常KS值越大表示模型区分能力越好。 接下来,我需要逐行分析代码: 1. `fpr, tpr, threshold = roc_curve(y_test, y_predproba)`:这里调用了`roc_curve`函数,传入测试集的真实标签`y_test`和预测的概率`y_predproba`(应该是正类的概率)。该函数会返回FPR、TPR以及对应的阈值。我需要确认参数顺序是否正确,通常是真实标签在前,预测概率在后,而预测概率应该是正类的概率,即`y_predproba[:,1]`,用户之前的代码中已经提取了第二列,所以这里应该是正确的。 2. `auc_score = auc(fpr, tpr)`:计算AUC值,这里使用的是`auc`函数,传入FPR和TPR,计算曲线下面积。需要确认是否正确使用了函数,通常`sklearn`的`roc_auc_score`可能更直接,但这里的写法也是可行的,只要参数正确。 接下来的绘图部分: 3. `plt.figure(figsize=(8,5))`:创建新的图形窗口,设置大小为8x5英寸。然后绘制ROC曲线,设置颜色为蓝色,标签显示AUC值,保留两位小数。添加图例在右下角,字体大小14。接着绘制红色虚线表示随机猜测的基准线(对角线)。然后设置x和y轴的范围为0到1,并设置坐标轴的刻度字体大小。最后设置轴标签的字体大小,并显示图形。 这里需要注意`plt.xlim=([0, 1])`这种写法是否正确。在Matplotlib中,正确的方法应该是`plt.xlim([0, 1])`,即调用函数,而不是赋值属性。用户可能在这里犯了错误,导致轴范围没有正确设置。我需要指出这个潜在的问题。 接下来是KS曲线的绘制: 4. `fig, ax = plt.subplots()`:创建新的图形和坐标轴。然后绘制三条曲线:1-阈值对应的TPR、FPR以及它们的差值(KS值)。设置x轴标签为'score',标题为'KS curve',同样尝试设置坐标轴范围和刻度。然后添加图例在左上角,并调整图形大小。最后显示图形,并计算KS的最大值,即`max(tpr - fpr)`。 同样,这里的`plt.xlim=([0.0,1.0])`可能存在问题,正确的方法应该是`ax.set_xlim([0.0, 1.0])`或者`plt.xlim([0.0, 1.0])`。此外,用户可能在同一个脚本中多次调用`plt.figure`和`plt.show()`,可能导致图形重叠或未正确显示,需要指出这一点。 在解释过程中,需要确保术语的正确性,例如TPR(真正率)和FPR(假正率)的定义,AUC和KS的意义,以及代码中可能存在的错误或最佳实践问题,比如坐标轴设置的错误使用,重复创建图形对象导致的问题等。 另外,用户可能希望了解这些可视化结果如何帮助评估模型性能,比如AUC值接近1表示模型性能好,KS值越大表示区分能力越强。同时,需要指出代码中可能存在的潜在问题,如轴范围设置错误,未正确显示图形等,并给出改进建议,比如使用正确的函数调用,调整图形布局等。 最后,用户请求逐行解释,因此需要将每一行代码分解,说明其作用,可能的参数含义,以及相关的背景知识。确保解释清晰,结构合理,帮助用户理解整个评估流程。</think>以下是逐行代码解释: --- **第一部分:ROC曲线绘制** ```python fpr,tpr,threshold = roc_curve(y_test,y_predproba) ``` - 使用`roc_curve`函数计算ROC曲线关键指标 - `y_test`: 测试集的真实标签(好坏客户) - `y_predproba`: 模型预测的坏客户概率(即`predict_proba`输出的第二列) - 返回值: - `fpr`: 假正率(False Positive Rate)数组 - `tpr`: 真正率(True Positive Rate)数组 - `threshold`: 对应的分类阈值数组 ```python auc_score=auc(fpr,tpr) ``` - 计算AUC值(Area Under Curve) - 使用梯形法则积分计算ROC曲线下面积 - `auc_score`范围[0,1],0.5表示随机猜测,1表示完美分类 ```python plt.figure(figsize=(8,5)) ``` - 创建新的画布,设置图像尺寸为8英寸×5英寸 ```python plt.plot(fpr,tpr,'b',label='AUC=%0.2f'% auc_score) ``` - 绘制蓝色ROC曲线('b'指定颜色) - 添加图例显示格式化后的AUC值(保留两位小数) ```python plt.legend(loc='lower right',fontsize=14) ``` - 显示图例,位置在右下方 - 设置图例字体大小为14 ```python plt.plot([0, 1], [0, 1], 'r--') ``` - 绘制红色虚线对角线(随机模型的ROC曲线) ```python plt.xlim=([0, 1]) plt.ylim=([0, 1]) ``` - **存在问题**:正确语法应为`plt.xlim([0,1])`,当前写法不会生效 - 意图设置坐标轴范围为[0,1] ```python plt.xticks(fontsize=14) plt.yticks(fontsize=14) ``` - 设置坐标轴刻度标签的字体大小 ```python plt.ylabel('TPR-真正率',fontsize=16) plt.xlabel('FPR-假正率',fontsize=16) ``` - 设置坐标轴标签及字体大小 - TPR = 真阳性数 / 实际阳性数 - FPR = 假阳性数 / 实际阴性数 ```python plt.show() ``` - 显示当前图形 --- **第二部分:KS曲线绘制** ```python fig,ax = plt.subplots() ``` - 创建新的子图画布和坐标轴对象 ```python ax.plot(1-threshold,tpr,label='tpr') ax.plot(1-threshold,fpr,label='fpr') ax.plot(1-threshold,tpr-fpr,label='KS') ``` - 绘制三条曲线: 1. TPR随阈值变化的曲线(X轴转换为评分形式`1-threshold`) 2. FPR随阈值变化的曲线 3. KS曲线(TPR与FPR的差值) - KS值反映模型区分能力,最大值对应最佳阈值 ```python plt.xlabel('score') plt.title('KS curve') ``` - 设置X轴标签和图表标题 ```python plt.xlim=([0.0,1.0]) plt.ylim=([0.0,1.0]) ``` - **同样存在问题**:正确写法应为`ax.set_xlim([0,1])` ```python plt.figure(figsize=(20,20)) ``` - 创建新画布(但此处会导致之前的图表被覆盖) ```python legend=ax.legend(loc='upper left') ``` - 在左上角显示图例 ```python plt.show() ``` - 显示当前图形 ```python max(tpr-fpr) ``` - 计算KS统计量的最大值 - KS值范围[0,1],通常>0.3认为模型有区分能力 --- **关键补充说明**: 1. **KS曲线解读**:曲线峰值对应最佳分类阈值,此时模型区分好坏客户的能力最强 2. **代码问题**: - `plt.xlim=`写法错误,应改为`plt.xlim([0,1])` - 重复创建画布(`plt.figure`)会导致图形覆盖 - 建议使用面向对象写法(如`ax.set_xlim()`) 3. **业务意义**: - AUC>0.75说明模型具有较好预测能力 - KS值>0.4通常表示模型有实用价值
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import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import seaborn as sns from sklearn.model_selection import train_test_split, GridSearchCV from sklearn.preprocessing import StandardScaler from sklearn.feature_selection import SelectKBest, f_classif from sklearn.linear_model import LogisticRegression from sklearn.metrics import accuracy_score, classification_report, roc_curve, auc, confusion_matrix import statsmodels.api as sm from sklearn.metrics import precision_score, roc_curve plt.style.use('ggplot') # 读取数据 file_path = r'C:\Users\29930\Desktop\插补数据.csv' data = pd.read_csv(file_path,encoding='GBK') data['性别'] = data['性别'].map({'男': 0, '女': 1}) # 编码性别列 arr = data.to_numpy() # 转换为NumPy数组 # 查看前几行数据 print(data.head()) # 检查是否有缺失值 print(data.isnull().sum()) # 填充缺失值(如果有的话) data.ffill(inplace=True) # 分离特征和目标变量 X = data.drop(columns=['慢阻肺']) # 假设第一列为COPD标签 y = data['慢阻肺'] # 标准化数值型特征 scaler = StandardScaler() X_scaled = scaler.fit_transform(X) # 将标准化后的数据转回DataFrame格式以便后续操作 X_scaled_df = pd.DataFrame(X_scaled, columns=X.columns) # 使用SelectKBest进行单变量选择 selector = SelectKBest(score_func=f_classif, k='all') # 先全部选出来查看得分情况 fit = selector.fit(X_scaled_df, y) # 打印每个特征的重要性评分 feature_scores = pd.DataFrame(list(zip(X_scaled_df.columns, fit.scores_)), columns=['Feature','Score']) feature_scores.sort_values(by='Score', ascending=False, inplace=True) print(feature_scores) # 绘制特征重要性图 plt.figure(figsize=(10, 6)) sns.barplot(x="Score", y="Feature", data=feature_scores) plt.title('Feature Importance Scores') plt.show() # 选择最重要的几个特征 selected_features = feature_scores[feature_scores.Score >= feature_scores.Score.quantile(0.75)].Feature.tolist() # 选取前75%分位数以上的特征 X_selected = X_scaled_df[selected_features] # 划分训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X_selected, y, test_size=0.2, random_state=42) # 定义逻辑回归模型 logreg = LogisticRegression(solver='liblinear') # 超参数调优 - 这里我们只对正则化强度C做网格搜索 param_grid = {'C': [0.01, 0.1, 1, 10, 100]} grid_search = GridSearchCV(logreg, param_grid, cv=5, scoring='accuracy') grid_search.fit(X_train, y_train) # 输出最佳参数组合及对应的成绩 best_logreg = grid_search.best_estimator_ print("Best parameters:", grid_search.best_params_) print("Best CV Score:", grid_search.best_score_) # 在测试集上应用最优模型 y_pred = best_logreg.predict(X_test) # 计算性能指标 acc = accuracy_score(y_test, y_pred) report = classification_report(y_test, y_pred) conf_mat = confusion_matrix(y_test, y_pred) print(f"Accuracy: {acc:.4f}") print(report) # 绘制混淆矩阵热力图 plt.figure(figsize=(8, 6)) sns.heatmap(conf_mat, annot=True, fmt='d', cmap='Blues') plt.xlabel('Predicted Label') plt.ylabel('True Label') plt.title('Confusion Matrix Heatmap') plt.show() # ROC曲线 fpr, tpr, _ = roc_curve(y_test, best_logreg.decision_function(X_test)) roc_auc = auc(fpr, tpr) plt.figure(figsize=(8, 6)) plt.plot(fpr, tpr, color='darkorange', lw=2, label=f'ROC Curve (area = {roc_auc:.2f})') plt.plot([0, 1], [0, 1], color='navy', lw=2, linestyle='--') plt.xlim([0.0, 1.0]) plt.ylim([0.0, 1.05]) plt.xlabel('False Positive Rate') plt.ylabel('True Positive Rate') plt.title('Receiver Operating Characteristic') plt.legend(loc="lower right") plt.show() # 添加常数项 X_const = sm.add_constant(X_selected) # 构建OLS线性回归模型(用于展示线性关系) model = sm.Logit(y, X_const).fit() print(model.summary()) # 获取最终模型方程 coefs = list(best_logreg.coef_[0]) + [best_logreg.intercept_[0]] features_with_intercept = ['const'] + selected_features formula_parts = [] for coef, feat in zip(coefs, features_with_intercept): formula_parts.append(f"{coef:+.4f}*{feat}") final_formula = " + ".join(formula_parts) print("\nFinal Early Screening Formula:") print(final_formula.replace('+', ' + ').replace('-', ' - '))各类图像不能显示中文

修改和补充下列代码得到十折交叉验证的平均auc值和平均aoc曲线,平均分类报告以及平均混淆矩阵 min_max_scaler = MinMaxScaler() X_train1, X_test1 = x[train_id], x[test_id] y_train1, y_test1 = y[train_id], y[test_id] # apply the same scaler to both sets of data X_train1 = min_max_scaler.fit_transform(X_train1) X_test1 = min_max_scaler.transform(X_test1) X_train1 = np.array(X_train1) X_test1 = np.array(X_test1) config = get_config() tree = gcForest(config) tree.fit(X_train1, y_train1) y_pred11 = tree.predict(X_test1) y_pred1.append(y_pred11 X_train.append(X_train1) X_test.append(X_test1) y_test.append(y_test1) y_train.append(y_train1) X_train_fuzzy1, X_test_fuzzy1 = X_fuzzy[train_id], X_fuzzy[test_id] y_train_fuzzy1, y_test_fuzzy1 = y_sampled[train_id], y_sampled[test_id] X_train_fuzzy1 = min_max_scaler.fit_transform(X_train_fuzzy1) X_test_fuzzy1 = min_max_scaler.transform(X_test_fuzzy1) X_train_fuzzy1 = np.array(X_train_fuzzy1) X_test_fuzzy1 = np.array(X_test_fuzzy1) config = get_config() tree = gcForest(config) tree.fit(X_train_fuzzy1, y_train_fuzzy1) y_predd = tree.predict(X_test_fuzzy1) y_pred.append(y_predd) X_test_fuzzy.append(X_test_fuzzy1) y_test_fuzzy.append(y_test_fuzzy1)y_pred = to_categorical(np.concatenate(y_pred), num_classes=3) y_pred1 = to_categorical(np.concatenate(y_pred1), num_classes=3) y_test = to_categorical(np.concatenate(y_test), num_classes=3) y_test_fuzzy = to_categorical(np.concatenate(y_test_fuzzy), num_classes=3) print(y_pred.shape) print(y_pred1.shape) print(y_test.shape) print(y_test_fuzzy.shape) # 深度森林 report1 = classification_report(y_test, y_prprint("DF",report1) report = classification_report(y_test_fuzzy, y_pred) print("DF-F",report) mse = mean_squared_error(y_test, y_pred1) rmse = math.sqrt(mse) print('深度森林RMSE:', rmse) print('深度森林Accuracy:', accuracy_score(y_test, y_pred1)) mse = mean_squared_error(y_test_fuzzy, y_pred) rmse = math.sqrt(mse) print('F深度森林RMSE:', rmse) print('F深度森林Accuracy:', accuracy_score(y_test_fuzzy, y_pred)) mse = mean_squared_error(y_test, y_pred) rmse = math.sqrt(mse) print('F?深度森林RMSE:', rmse) print('F?深度森林Accuracy:', accuracy_score(y_test, y_pred))

import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import seaborn as sns from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier from sklearn.metrics import accuracy_score, precision_score, recall_score, f1_score, roc_auc_score, confusion_matrix, roc_curve from sklearn.preprocessing import LabelEncoder, OneHotEncoder from sklearn.compose import ColumnTransformer from sklearn.pipeline import Pipeline import shap import warnings warnings.filterwarnings('ignore') # 设置中文显示 plt.rcParams["font.family"] = ["SimHei", "WenQuanYi Micro Hei", "Heiti TC"] plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 1. 数据加载与预处理 def load_and_preprocess(disease): if disease == "stroke": df = pd.read_csv("stroke.csv") # 特征选择 features = ['age', 'hypertension', 'heart_disease', 'avg_glucose_level', 'bmi', 'smoking_status'] target = 'stroke' # 处理缺失值 df['bmi'].fillna(df['bmi'].median(), inplace=True) # 分类变量编码 cat_features = ['smoking_status'] elif disease == "heart": df = pd.read_csv("heart.csv") features = ['Age', 'ChestPainType', 'Cholesterol', 'MaxHR', 'ExerciseAngina', 'ST_Slope'] target = 'HeartDisease' # 处理缺失值 df['Cholesterol'].replace(0, df['Cholesterol'].median(), inplace=True) cat_features = ['ChestPainType', 'ExerciseAngina', 'ST_Slope'] elif disease == "cirrhosis": df = pd.read_csv("cirrhosis.csv") features = ['Bilirubin', 'Albumin', 'Prothrombin', 'Edema', 'Stage', 'Platelets'] target = 'Status' # 假设Status中'D'表示患病(需根据实际数据调整) # 处理缺失值 for col in features: if df[col].dtype == 'float64': df[col].fillna(df[col].median(), inplace=True) else: df[col].fillna(df[col].mode()[0], inplace=True) # 目标变量处理(将状态转为二分类:患病=1,否则=0) df[target] = df[target].apply(lambda x: 1 if x == 'D' else 0) cat_features = ['Edema', 'Stage'] # 划分特征与目标 X = df[features] y = df[target] # 编码分类特征 preprocessor = ColumnTransformer( transformers=[('cat', OneHotEncoder(drop='first'), cat_features)], remainder='passthrough' ) X_processed = preprocessor.fit_transform(X) # 划分训练集与测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X_processed, y, test_size=0.2, random_state=42) return X_train, X_test, y_train, y_test, preprocessor, features # 2. 训练随机森林模型 def train_rf(X_train, y_train): model = RandomForestClassifier(n_estimators=100, max_depth=8, random_state=42) model.fit(X_train, y_train) return model # 3. 模型评估 def evaluate_model(model, X_test, y_test, disease): y_pred = model.predict(X_test) y_prob = model.predict_proba(X_test)[:, 1] # 评估指标 metrics = { '准确率': accuracy_score(y_test, y_pred), '精确率': precision_score(y_test, y_pred), '召回率': recall_score(y_test, y_pred), 'F1分数': f1_score(y_test, y_pred), 'AUC': roc_auc_score(y_test, y_prob) } print(f"\n{disease}模型评估指标:") for k, v in metrics.items(): print(f"{k}: {v:.4f}") # 混淆矩阵可视化 cm = confusion_matrix(y_test, y_pred) plt.figure(figsize=(6, 4)) sns.heatmap(cm, annot=True, fmt='d', cmap='Blues', xticklabels=['未患病', '患病'], yticklabels=['未患病', '患病']) plt.xlabel('预测标签') plt.ylabel('真实标签') plt.title(f'{disease}模型混淆矩阵') plt.show() # ROC曲线 fpr, tpr, _ = roc_curve(y_test, y_prob) plt.figure(figsize=(6, 4)) plt.plot(fpr, tpr, label=f'AUC = {metrics["AUC"]:.4f}') plt.plot([0, 1], [0, 1], 'k--') plt.xlabel('假阳性率') plt.ylabel('真阳性率') plt.title(f'{disease}模型ROC曲线') plt.legend() plt.show() return y_pred, y_prob # 4. SHAP灵敏度分析 import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np import shap def shap_analysis(model, X_train, X_test, features, disease, preprocessor): # 提取特征名称(处理编码后的特征) # 注意:确保preprocessor是已拟合的,且X_test是预处理后的数据 cat_features = [f for f in features if f in preprocessor.transformers_[0][2]] num_features = [f for f in features if f not in cat_features] ohe = preprocessor.named_transformers_['cat'] cat_names = ohe.get_feature_names_out(cat_features) # 独热编码后的特征名 feature_names = list(cat_names) + num_features # 合并类别特征和数值特征名 # SHAP值计算(关键修正:处理分类模型的多类别结构) explainer = shap.TreeExplainer(model) shap_values = explainer.shap_values(X_test) # 分类模型需指定目标类别(如二分类取正类,多分类按需选择) # 若模型是回归模型,shap_values是二维数组,无需此步骤 if isinstance(shap_values, list): # 分类模型返回列表(每个元素对应一个类别) # 假设关注第一个类别(可根据实际需求调整索引,如二分类常用1表示正类) target_class = 1 if len(shap_values) == 2 else 0 # 示例逻辑,按需修改 shap_values = shap_values[target_class] # 验证特征维度匹配(避免因预处理导致特征数不一致) assert X_test.shape[1] == len(feature_names), \ f"特征维度不匹配:X_test有{X_test.shape[1]}列,feature_names有{len(feature_names)}个名称" # 摘要图(全局特征重要性) plt.figure(figsize=(10, 6)) # 修正:明确传递特征名,并确保shap_values维度为(n_samples, n_features) shap.summary_plot(shap_values, X_test, feature_names=feature_names, plot_type="bar") plt.title(f'{disease}模型SHAP特征重要性') plt.tight_layout() # 防止标签重叠导致显示不全 plt.show() # 计算前3个最敏感特征 shap_sum = np.abs(shap_values).mean(0) # 各特征SHAP绝对值的均值 top3_idx = np.argsort(shap_sum)[-3:] # 取重要性最大的3个特征索引(升序排序后取最后3个) assert np.issubdtype(top3_idx.dtype, np.integer), "Indices must be integers" top3_idx = np.array(top3_idx, dtype=int).flatten() top3_features = [feature_names[i] for i in top3_idx[::-1]] # 反转索引以按重要性降序排列 print(f"{disease}模型最敏感的3个因素(降序):{top3_features}") return top3_features ##def shap_analysis(model, X_train, X_test, features, disease, preprocessor): ## # 提取特征名称(处理编码后的特征) ## cat_features = [f for f in features if f in preprocessor.transformers_[0][2]] ## num_features = [f for f in features if f not in cat_features] ## ohe = preprocessor.named_transformers_['cat'] ## cat_names = ohe.get_feature_names_out(cat_features) ## feature_names = list(cat_names) + num_features ## ## # SHAP值计算 ## explainer = shap.TreeExplainer(model) ## shap_values = explainer.shap_values(X_test) ## ## # 摘要图(全局特征重要性) ## plt.figure(figsize=(10, 6)) ## shap.summary_plot(shap_values, X_test, feature_names=feature_names, plot_type="bar") ## plt.title(f'{disease}模型SHAP特征重要性') ## plt.show() ## ## # 前3个最敏感特征 ## shap_sum = np.abs(shap_values).mean(0) ## assert np.issubdtype(top3_idx.dtype, np.integer), "Indices must be integers" ## top3_idx = np.array(top3_idx, dtype=int).flatten() ## top3_features = [feature_names[i] for i in top3_idx] ## print(f"{disease}模型最敏感的3个因素:{top3_features}") ## ## return top3_features # 5. 主函数 def main(): diseases = ["stroke", "heart", "cirrhosis"] results = {} for disease in diseases: print(f"\n===== {disease}预测模型 =====") X_train, X_test, y_train, y_test, preprocessor, features = load_and_preprocess(disease) model = train_rf(X_train, y_train) y_pred, y_prob = evaluate_model(model, X_test, y_test, disease) top3 = shap_analysis(model, X_train, X_test, features, disease, preprocessor) # 保存预测结果(示例:前10个样本) results[disease] = { '预测值(前10)': y_pred[:10], '预测概率(前10)': y_prob[:10], '最敏感因素': top3 } return results if __name__ == "__main__": results = main() 解释以上代码为何在绘制SHAP摘要图时,有横纵坐标但是除坐标外图中没有任何图,折线,并给出对相应代码的改进措施以及修正修改过后的代码

import numpy as np import pandas as pd import logging from numpy import random as nr from sklearn.model_selection import train_test_split def sigmoid(x): return 1/(1+np.exp(-x)) def RandSam(train_data, train_target, sample_num):#随机采样传入训练函数进行迭代 data_num = train_data.shape[0] if sample_num > data_num: return -1 else: data = [] target = [] for i in range(sample_num): tmp = nr.randint(0,data_num) data.append(train_data[tmp]) target.append(train_target[tmp]) return np.array(data),np.array(target) class LogisticClassifier(object): alpha = 0.01 circle = 1000 l2 = 0.01 weight = np.array([]) def __init__(self, learning_rate, circle_num, L2): self.alpha = learning_rate self.circle = circle_num self.l2 = L2 def fit(self, train_data, train_target): data_num = train_data.shape[0] feature_size = train_data.shape[1] ones = np.ones((data_num,1)) train_data = np.hstack((train_data,ones)) #Y = train_target self.weight = np.round(np.random.normal(0,1,feature_size+1),2) for i in range(self.circle): delta = np.zeros((feature_size+1,)) X,Y = RandSam(train_data, train_target, 50) for j in range(50): delta += (1-sigmoid(Y[j]*np.dot(X[j],self.weight)))* \ Y[j]*X[j] self.weight += self.alpha*delta-self.l2*self.weight def predict(self, test_data): data_num = test_data.shape[0] ones = np.ones((data_num,1)) X = np.hstack((test_data,ones)) return sigmoid(np.dot(X,self.weight)) def evaluate(self, predict_target, test_target): predict_target[predict_target>=0.1] = 1 predict_target[predict_target<0.5] = 0 return sum(predict_target==test_target)/len(predict_target) if __name__ == "__main__": # 1. 读取 Excel 文件 file_path = 'output_file.xlsx' # 替换

# 模型评估可视化 -------------------------------------------------------------- # 设置图形排版参数 par(mfrow = c(2, 2), mar = c(4.5, 4.5, 3, 2), cex.lab = 1.2, cex.main = 1.4) ### 1. ROC曲线分析 --------------------------------------------------------- roc_obj <- roc(test_data$Hearing_loss, predictions$xgb) # 绘制增强版ROC曲线 plot(roc_obj, main = "ROC Curve (XGBoost)", col = "#1F77B4", lwd = 3, legacy.axes = TRUE, print.auc = TRUE, auc.polygon = TRUE, auc.polygon.col = "#FEE08B88", grid = TRUE, grid.col = "gray90", xlab = "False Positive Rate", ylab = "True Positive Rate") ### 2. 校准曲线 ------------------------------------------------------------ # 使用rms包绘制高级校准曲线 cal <- val.prob(predictions$xgb, as.numeric(test_data$Hearing_loss)-1, smooth = "loess", logistic.cal = TRUE) # 自定义绘图参数 plot(cal, main = "Calibration Curve", cex = 0.8, col.ideal = "#D53E4F", lwd.ideal = 2, lty.ideal = 2, col.smooth = "#3288BD", lwd.smooth = 3, riskdist = FALSE, cex.lab = 1.2, cex.axis = 1.1) ### 3. 决策曲线分析 -------------------------------------------------------- # 将预测概率添加到测试数据 test_data$pred_prob <- predictions$xgb # 构建决策曲线对象 dca <- decision_curve( Hearing_loss ~ pred_prob, data = test_data, thresholds = seq(0, 1, by = 0.05), bootstraps = 50 ) # 绘制专业决策曲线 plot_decision_curve(dca, main = "Decision Curve Analysis", curve.names = "XGBoost Model", col = "#5E4FA2", lwd = 2, confidence.intervals = FALSE, standardize = TRUE, cost.benefit.axis = FALSE, xlab = "Threshold Probability", ylab = "Net Benefit") ### 4. SHAP可视化 ---------------------------------------------------------- # 创建shapviz对象 shap_values <- shapviz(xgb_model, X = model.matrix(~ . -1, test_data[, -which(names(test_data) == "Hearing_loss")])) # 特征重要性图 sv_importance(shap_values, max_display = 15, fill_color = "#66C2A5", show_numbers = TRUE) + ggtitle("Feature Importance (SHAP Values)") + theme(plot.title = element_text(face = "bold", size = 14)) # 瀑布图示例(显示第一个样本) sv_waterfall(shap_values, row_id = 1, fill_colors = c("#F46D43", "#66C2A5")) + ggtitle("Individual SHAP Explanation") + theme(plot.title = element_text(face = "bold", size = 14)) # 重置图形参数 par(mfrow = c(1, 1)) # 保存所有图形 ------------------------------------------------------------ # PDF格式保存(矢量图) pdf(paste0(output_path, "XGBoost_Evaluation.pdf"), width = 12, height = 10) # 依次重新绘制各图形 plot(roc_obj) # ROC曲线 plot(cal) # 校准曲线 plot(dca) # 决策曲线 sv_importance(shap_values) # SHAP重要性 sv_waterfall(shap_values) # 瀑布图 dev.off() # PNG格式保存(高分辨率) ggsave(paste0(output_path, "SHAP_Importance.png"), plot = sv_importance(shap_values), width = 10, height = 8, dpi = 300)根据这个代码绘制训练集ROC曲线

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