一文看懂逻辑回归算法（基本概念+优缺点+美团应用案例）

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本文将通俗易懂的介绍逻辑回归的基本概念、优缺点和实际应用的案例。同时会跟线性回归做一些比较，让大家能够有效的区分 2 种不同的算法。

什么是逻辑回归？

线性回归的位置如上图所示，它属于机器学习 – 监督学习 – 分类 – 逻辑回归。

扩展阅读：

《 一文看懂机器学习！（3种学习方法+7个实操步骤+15种常见算法） 》

《 一文看懂监督学习（基本概念+4步流程+9个典型算法） 》

逻辑回归（Logistic Regression）主要解决二分类问题，用来表示某件事情发生的可能性。

比如：

• 一封邮件是垃圾邮件的肯能性（是、不是）
• 你购买一件商品的可能性（买、不买）
• 广告被点击的可能性（点、不点）

逻辑回归的优缺点

优点：

• 实现简单，广泛的应用于工业问题上；
• 分类时计算量非常小，速度很快，存储资源低；
• 便利的观测样本概率分数；
• 对逻辑回归而言，多重共线性并不是问题，它可以结合L2正则化来解决该问题；
• 计算代价不高，易于理解和实现；

缺点：

• 当特征空间很大时，逻辑回归的性能不是很好；
• 容易欠拟合，一般准确度不太高
• 不能很好地处理大量多类特征或变量；
• 只能处理两分类问题（在此基础上衍生出来的softmax可以用于多分类），且必须线性可分；
• 对于非线性特征，需要进行转换；

逻辑回归 VS 线性回归

线性回归和逻辑回归是 2 种经典的算法。经常被拿来做比较，下面整理了一些两者的区别：

1. 线性回归只能用于回归问题，逻辑回归虽然名字叫回归，但是更多用于分类问题（关于回归和分类的区别可以看看这篇文章《 一文看懂监督学习（基本概念+4步流程+9个典型算法） 》）
2. 线性回归要求因变量是连续性数值变量，而逻辑回归要求因变量是离散的变量
3. 线性回归要求自变量和因变量呈线性关系，而逻辑回归不要求自变量和因变量呈线性关系
4. 线性回归可以直观的表达自变量和因变量之间的关系，逻辑回归则无法表达变量之间的关系

注：

自变量：主动操作的变量，可以看做「因变量」的原因

因变量：因为「自变量」的变化而变化，可以看做「自变量」的结果。也是我们想要预测的结果。

美团的应用案例

美团会把逻辑回归应用到业务中解决一些实际问题。这里以预测用户对品类的购买偏好为例，该问题可以转换为预测用户在未来某个时间段是否会购买某个品类，如果把会购买标记为1，不会购买标记为0，就转换为一个二分类问题。我们用到的特征包括用户在美团的浏览，购买等历史信息，见下表：

其中提取的特征的时间跨度为30天，标签为2天。生成的训练数据大约在7000万量级（美团一个月有过行为的用户），我们人工把相似的小品类聚合起来，最后有18个较为典型的品类集合。如果用户在给定的时间内购买某一品类集合，就作为正例。有了训练数据后，使用Spark版的LR算法对每个品类训练一个二分类模型，迭代次数设为100次的话模型训练需要40分钟左右，平均每个模型2分钟，测试集上的AUC也大多在0.8以上。训练好的模型会保存下来，用于预测在各个品类上的购买概率。预测的结果则会用于推荐等场景。

由于不同品类之间正负例分布不同，有些品类正负例分布很不均衡，我们还尝试了不同的采样方法，最终目标是提高下单率等线上指标。经过一些参数调优，品类偏好特征为推荐和排序带来了超过1%的下单率提升。

此外，由于LR模型的简单高效，易于实现，可以为后续模型优化提供一个不错的baseline，我们在排序等服务中也使用了LR模型。