java - 根据回归方程的参数估计值计算概率

Question

编程+统计问题:

上下文:我目前正在构建一个模型模拟(基于代理的模型)，其中每个代理(读作:人)都是一系列变量(即性别、种族、婚姻状况、收入阶层、教育程度等)。

这不是一个家庭作业问题，这是我试图解决的工作问题，因此我不必对所有内容进行硬编码，并且将使对我的模型的实现更改变得更加容易和更快。

这些变量基本上分解如下:

gender: 0 = female, 1 = male
race:   1 = white, 2 = black, 3 = hispanic, 4 = other
marital status: 1 = married, 2 = divorced, 3 = no married
income: 1 = <20k, 2 = 20k-75k, 3= 75+k
education:  1 = <HS, 2 = HS, 3 = >HS

在我的数据集中，我想预测吸烟状况(0 = 非吸烟者，1 = 吸烟者)。
很简单，进行逻辑回归。主效应的编程不会太困难，因为总体模型如下:

SmokingStatus = b_0 + b_1(gender1) + b_2(race2) + b_3(race3) + b_4(race4) + ... + e

问题 1:从上面的等式中可以看出，分类变量创建 k-1 个虚拟变量。本质上，stats 程序将创建以下虚拟变量(以 race 为例):race2、race3、race4。每个都有一个 beta 估计值(即相对于引用组 race1 的 ln(OR))。

问题 1:我将如何编写我的java程序来根据回归输出(我拥有的表是SAS输出)计算吸烟状态的概率，而不在我的代理类中创建相应的虚拟变量。

问题 2:当我的模型中有交互项时，这个问题会变得更糟，因为参数估计是每个变量的虚拟变量的组合。例如，在上述人口模型中+性别和种族之间的交互项将是:

SmokingStatus = b_0 + b_1(gender1) + b_2(race2) + b_3(race3) + b_4(race4) + B_5(gender1race2) + B_6(gender1race3) + B_7(gender1race4) ... + e

问题 2:鉴于这种增加的复杂性，最好的方法是什么？

我的最终目标:我正在尝试编写一个 java 程序，该程序将接受变量及其参数估计的 (csv) 文件，并本质上“插入值”来生成我的响应变量的概率(例如吸烟状态)。

是的，我知道在插入所有值后，我必须通过以下方式转换我的答案:

Math.exp(logitP)/(1 + Math.exp(logitP))

我当前(而且很糟糕)的解决方案包括将所有虚拟变量初始化为 0，然后执行一系列 if 语句来分配值 1，然后将所有虚拟变量乘以相应的 beta 估计值(许多项将等于 0)

例如:

    int race2 = 0;
    int race3 = 0;
    int race4 = 0;
    int sex0 = 0;

    // race
    if (alcoholAgent.getRace() == 2) {race2 = 1;}
    else if (alcoholAgent.getRace() == 3) {race3 = 1;}
    else if (alcoholAgent.getRace() == 4) {race4 = 1;}

    // sex female is reference group == 0
    if (alcoholAgent.getGender() == 1) {sex0 = 1;}

    // age2-6_race2-4
    if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 2) && (alcoholAgent.getRace()==2)) {age2race2 = 1;}
    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 2) && (alcoholAgent.getRace()==3)) {age2race3 = 1;}
    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 2) && (alcoholAgent.getRace()==4)) {age2race4 = 1;}

    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 3) && (alcoholAgent.getRace()==2)) {age3race2 = 1;}
    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 3) && (alcoholAgent.getRace()==3)) {age3race3 = 1;}
    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 3) && (alcoholAgent.getRace()==4)) {age3race4 = 1;}

    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 4) && (alcoholAgent.getRace()==2)) {age4race2 = 1;}
    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 4) && (alcoholAgent.getRace()==3)) {age4race3 = 1;}
    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 4) && (alcoholAgent.getRace()==4)) {age4race4 = 1;}

    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 5) && (alcoholAgent.getRace()==2)) {age5race2 = 1;}
    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 5) && (alcoholAgent.getRace()==3)) {age5race3 = 1;}
    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 5) && (alcoholAgent.getRace()==4)) {age5race4 = 1;}

    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 6) && (alcoholAgent.getRace()==2)) {age6race2 = 1;}
    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 6) && (alcoholAgent.getRace()==3)) {age6race3 = 1;}
    else if ((alcoholAgent.getAgeCat() == 6) && (alcoholAgent.getRace()==4)) {age6race4 = 1;}

Answer 1

任何使用分类变量数值的模型充其量都具有误导性。在什么意义上，race=2“大于”race=1？当然，毫无意义。我的建议是放弃逻辑回归。

由于分类变量没有真正的排序，因此您能做的最好的事情就是查找表。只需制作一个由分类变量索引的多维表，然后对表中每个 bin 中的示例进行计数，即可找到每个输出类别中示例的比例。该比例就是该输入变量组合的输出类别的概率。

查找表考虑了变量的所有相互作用。缺点是表元素的数量可能会非常大。您可以将输出类别的概率计算为较小表(即每个表的索引较少)的概率的乘积。这就是所谓的“朴素贝叶斯”模型；它假设输入变量(或它们的组)在给定输出类别的情况下是独立的。