Python에서 ROC 곡선을 그리는 방법

Python에서 ROC 곡선을 그리는 방법

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로지스틱 회귀 패키지를 사용하여 Python에서 개발 한 예측 모델의 정확성을 평가하기 위해 ROC 곡선을 그리려고합니다. 나는 참 양성율과 거짓 양성율을 계산했습니다. 그러나 matplotlibAUC 값을 사용하여 올바르게 플로팅하는 방법을 알 수 없습니다 . 어떻게 할 수 있습니까?

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다음은 modelsklearn 예측 변수 라고 가정하여 시도 할 수있는 두 가지 방법입니다 .

import sklearn.metrics as metrics
# calculate the fpr and tpr for all thresholds of the classification
probs = model.predict_proba(X_test)
preds = probs[:,1]
fpr, tpr, threshold = metrics.roc_curve(y_test, preds)
roc_auc = metrics.auc(fpr, tpr)

# method I: plt
import matplotlib.pyplot as plt
plt.title('Receiver Operating Characteristic')
plt.plot(fpr, tpr, 'b', label = 'AUC = %0.2f' % roc_auc)
plt.legend(loc = 'lower right')
plt.plot([0, 1], [0, 1],'r--')
plt.xlim([0, 1])
plt.ylim([0, 1])
plt.ylabel('True Positive Rate')
plt.xlabel('False Positive Rate')
plt.show()

# method II: ggplot
from ggplot import *
df = pd.DataFrame(dict(fpr = fpr, tpr = tpr))
ggplot(df, aes(x = 'fpr', y = 'tpr')) + geom_line() + geom_abline(linetype = 'dashed')

또는 시도

ggplot(df, aes(x = 'fpr', ymin = 0, ymax = 'tpr')) + geom_line(aes(y = 'tpr')) + geom_area(alpha = 0.2) + ggtitle("ROC Curve w/ AUC = %s" % str(roc_auc)) 

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이것은 일련의 Ground Truth 레이블과 예측 된 확률을 고려하여 ROC 곡선을 그리는 가장 간단한 방법입니다. 가장 중요한 부분은 모든 클래스에 대한 ROC 곡선을 플로팅하므로 여러 개의 깔끔한 곡선도 얻을 수 있습니다.

import scikitplot as skplt
import matplotlib.pyplot as plt

y_true = # ground truth labels
y_probas = # predicted probabilities generated by sklearn classifier
skplt.metrics.plot_roc_curve(y_true, y_probas)
plt.show()

다음은 plot_roc_curve에 의해 생성 된 샘플 곡선입니다. scikit-learn의 샘플 숫자 데이터 세트를 사용 했으므로 10 개의 클래스가 있습니다. 각 클래스에 대해 하나의 ROC 곡선이 그려져 있습니다.

면책 조항 : 이것은 내가 만든 scikit-plot 라이브러리를 사용합니다 .

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여기서 문제가 무엇인지는 전혀 명확하지 않지만 배열 true_positive_rate과 배열이있는 경우 false_positive_rateROC 곡선을 플로팅하고 AUC를 얻는 것은 다음과 같이 간단합니다.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = # false_positive_rate
y = # true_positive_rate 

# This is the ROC curve
plt.plot(x,y)
plt.show() 

# This is the AUC
auc = np.trapz(y,x)

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matplotlib를 사용한 이진 분류에 대한 AUC 곡선

from sklearn import svm, datasets
from sklearn import metrics
from sklearn.linear_model import LogisticRegression
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.datasets import load_breast_cancer
import matplotlib.pyplot as plt

유방암 데이터 세트 불러 오기

breast_cancer = load_breast_cancer()

X = breast_cancer.data
y = breast_cancer.target

데이터 세트 분할

X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X,y,test_size=0.33, random_state=44)

모델

clf = LogisticRegression(penalty='l2', C=0.1)
clf.fit(X_train, y_train)
y_pred = clf.predict(X_test)

정확성

print("Accuracy", metrics.accuracy_score(y_test, y_pred))

AUC 곡선

y_pred_proba = clf.predict_proba(X_test)[::,1]
fpr, tpr, _ = metrics.roc_curve(y_test,  y_pred_proba)
auc = metrics.roc_auc_score(y_test, y_pred_proba)
plt.plot(fpr,tpr,label="data 1, auc="+str(auc))
plt.legend(loc=4)
plt.show()

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다음은 ROC 곡선을 계산하기위한 Python 코드입니다 (산점도).

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

score = np.array([0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.55, 0.54, 0.53, 0.52, 0.51, 0.505, 0.4, 0.39, 0.38, 0.37, 0.36, 0.35, 0.34, 0.33, 0.30, 0.1])
y = np.array([1,1,0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1,0, 1, 0, 0, 0, 1 , 0, 1, 0])

# false positive rate
fpr = []
# true positive rate
tpr = []
# Iterate thresholds from 0.0, 0.01, ... 1.0
thresholds = np.arange(0.0, 1.01, .01)

# get number of positive and negative examples in the dataset
P = sum(y)
N = len(y) - P

# iterate through all thresholds and determine fraction of true positives
# and false positives found at this threshold
for thresh in thresholds:
    FP=0
    TP=0
    for i in range(len(score)):
        if (score[i] > thresh):
            if y[i] == 1:
                TP = TP + 1
            if y[i] == 0:
                FP = FP + 1
    fpr.append(FP/float(N))
    tpr.append(TP/float(P))

plt.scatter(fpr, tpr)
plt.show()

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이전 답변은 실제로 TP / Sens를 직접 계산했다고 가정합니다. 이 작업을 수동으로 수행하는 것은 나쁜 생각입니다. 계산에 실수를하기 쉽기 때문에이 모든 작업에 라이브러리 함수를 사용하십시오.

scikit_lean의 plot_roc 함수는 필요한 작업을 정확히 수행합니다. http://scikit-learn.org/stable/auto_examples/model_selection/plot_roc.html

코드의 필수 부분은 다음과 같습니다.

  for i in range(n_classes):
      fpr[i], tpr[i], _ = roc_curve(y_test[:, i], y_score[:, i])
      roc_auc[i] = auc(fpr[i], tpr[i])

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from sklearn import metrics
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

y_true = # true labels
y_probas = # predicted results
fpr, tpr, thresholds = metrics.roc_curve(y_true, y_probas, pos_label=0)

# Print ROC curve
plt.plot(fpr,tpr)
plt.show() 

# Print AUC
auc = np.trapz(tpr,fpr)
print('AUC:', auc)

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ROC 곡선 용 패키지에 포함 된 간단한 기능을 만들었습니다. 방금 머신 러닝을 연습하기 시작 했으니이 코드에 문제가 있으면 알려주세요!

자세한 내용은 github readme 파일을 참조하십시오! :)

https://github.com/bc123456/ROC

from sklearn.metrics import confusion_matrix, accuracy_score, roc_auc_score, roc_curve
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
import numpy as np

def plot_ROC(y_train_true, y_train_prob, y_test_true, y_test_prob):
    '''
    a funciton to plot the ROC curve for train labels and test labels.
    Use the best threshold found in train set to classify items in test set.
    '''
    fpr_train, tpr_train, thresholds_train = roc_curve(y_train_true, y_train_prob, pos_label =True)
    sum_sensitivity_specificity_train = tpr_train + (1-fpr_train)
    best_threshold_id_train = np.argmax(sum_sensitivity_specificity_train)
    best_threshold = thresholds_train[best_threshold_id_train]
    best_fpr_train = fpr_train[best_threshold_id_train]
    best_tpr_train = tpr_train[best_threshold_id_train]
    y_train = y_train_prob > best_threshold

    cm_train = confusion_matrix(y_train_true, y_train)
    acc_train = accuracy_score(y_train_true, y_train)
    auc_train = roc_auc_score(y_train_true, y_train)

    print 'Train Accuracy: %s ' %acc_train
    print 'Train AUC: %s ' %auc_train
    print 'Train Confusion Matrix:'
    print cm_train

    fig = plt.figure(figsize=(10,5))
    ax = fig.add_subplot(121)
    curve1 = ax.plot(fpr_train, tpr_train)
    curve2 = ax.plot([0, 1], [0, 1], color='navy', linestyle='--')
    dot = ax.plot(best_fpr_train, best_tpr_train, marker='o', color='black')
    ax.text(best_fpr_train, best_tpr_train, s = '(%.3f,%.3f)' %(best_fpr_train, best_tpr_train))
    plt.xlim([0.0, 1.0])
    plt.ylim([0.0, 1.0])
    plt.xlabel('False Positive Rate')
    plt.ylabel('True Positive Rate')
    plt.title('ROC curve (Train), AUC = %.4f'%auc_train)

    fpr_test, tpr_test, thresholds_test = roc_curve(y_test_true, y_test_prob, pos_label =True)

    y_test = y_test_prob > best_threshold

    cm_test = confusion_matrix(y_test_true, y_test)
    acc_test = accuracy_score(y_test_true, y_test)
    auc_test = roc_auc_score(y_test_true, y_test)

    print 'Test Accuracy: %s ' %acc_test
    print 'Test AUC: %s ' %auc_test
    print 'Test Confusion Matrix:'
    print cm_test

    tpr_score = float(cm_test[1][1])/(cm_test[1][1] + cm_test[1][0])
    fpr_score = float(cm_test[0][1])/(cm_test[0][0]+ cm_test[0][1])

    ax2 = fig.add_subplot(122)
    curve1 = ax2.plot(fpr_test, tpr_test)
    curve2 = ax2.plot([0, 1], [0, 1], color='navy', linestyle='--')
    dot = ax2.plot(fpr_score, tpr_score, marker='o', color='black')
    ax2.text(fpr_score, tpr_score, s = '(%.3f,%.3f)' %(fpr_score, tpr_score))
    plt.xlim([0.0, 1.0])
    plt.ylim([0.0, 1.0])
    plt.xlabel('False Positive Rate')
    plt.ylabel('True Positive Rate')
    plt.title('ROC curve (Test), AUC = %.4f'%auc_test)
    plt.savefig('ROC', dpi = 500)
    plt.show()

    return best_threshold

이 코드로 생성 된 샘플 roc 그래프

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공식 문서 양식 scikit을 따를 수도 있습니다.

https://scikit-learn.org/stable/auto_examples/model_selection/plot_roc.html#sphx-glr-auto-examples-model-selection-plot-roc-py

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Based on multiple comments from stackoverflow, scikit-learn documentation and some other, I made a python package to plot ROC curve (and other metric) in a really simple way.

To install package : pip install plot-metric (more info at the end of post)

To plot a ROC Curve (example come from the documentation) :

Binary classification

Let's load a simple dataset and make a train & test set :

from sklearn.datasets import make_classification
from sklearn.model_selection import train_test_split
X, y = make_classification(n_samples=1000, n_classes=2, weights=[1,1], random_state=1)
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.5, random_state=2)

Train a classifier and predict test set :

from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
clf = RandomForestClassifier(n_estimators=50, random_state=23)
model = clf.fit(X_train, y_train)

# Use predict_proba to predict probability of the class
y_pred = clf.predict_proba(X_test)[:,1]

You can now use plot_metric to plot ROC Curve :

from plot_metric.functions import BinaryClassification
# Visualisation with plot_metric
bc = BinaryClassification(y_test, y_pred, labels=["Class 1", "Class 2"])

# Figures
plt.figure(figsize=(5,5))
bc.plot_roc_curve()
plt.show()

Result :

You can find more example of on the github and documentation of the package:

• Github : https://github.com/yohann84L/plot_metric
• Documentation : https://plot-metric.readthedocs.io/en/latest/

참고 URL : https://stackoverflow.com/questions/25009284/how-to-plot-roc-curve-in-python