频率学派与贝叶斯学派

数据$X$
$$
X = \begin{pmatrix}
{x_{1}}&{x_{2}}&{\cdots}&{x_{N}}
\end{pmatrix}^T
= \begin{pmatrix}
{x_{11}}&{x_{12}}&{\cdots}&{x_{1p}}\\
{x_{21}}&{x_{22}}&{\cdots}&{x_{2p}}\\
{\vdots}&{\vdots}&{\ddots}&{\vdots}\\
{x_{N1}}&{x_{N2}}&{\cdots}&{x_{Np}}\\
\end{pmatrix}$$

$\theta$为参数,$x\sim p(x|\theta)$

频率学派

频率学派认为,$\theta$为未知的常量,X为随机变量。
频率学派常用最大似然估计:
$$\theta_{MLE} = \operatorname{argmax}_{\theta} log(p(X|\theta))$$

贝叶斯学派

贝叶斯学派与频率学派不同,$\theta$为随机变量,$\theta\sim p(\theta)$
贝叶斯公式:

$$p(\theta | x)=\frac{p(x | \theta) \cdot p(\theta)}{p(x)} \propto p(x | \theta) \cdot p(\theta)$$

贝叶斯学派通常使用最大后验估计:
$$\theta_{MAP} = argmax_{\theta} p(\theta | X)=argmax_{\theta} p(X | \theta)p(\theta)$$

贝叶斯估计:
$${p(\theta | x)}=\frac{p(X | \theta) \cdot p(\theta)}{\int_{\theta} p(X | \theta) p(\theta) d \theta}$$

贝叶斯预测:
$$p(\tilde{x}|X)=\int_{\theta}p(\tilde{x}, \theta | X) d \theta = \int_{\theta} p(\tilde{x} | \theta) {p(\theta | X)} d \theta$$

总结

频率学派通常将问题转化为最优化问题,贝叶斯学派通常将为你转化为求边缘概率的积分问题。

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