既然天天都在用，人家的历史还是要知道一下的。ROC曲线产生于第二次世界大战期间，最早用在信号检测领域，是一种用于评价雷达的命中率与误报率之间权衡关系的可视化方法。后来逐步应用于评价机器学习分类模型的预测效果。现在软件太发达，不用懂ROC原理，轻轻松松一点或者几行代码，漂亮的ROC曲线就出来了！但是，知其然不知其所以然，总会让人心里没底。下面，我们简要概括ROC曲线到底怎么画出来的！对于任意一个分类预测模型，大多能输出类别预测概率。有了预测概率，绘制ROC曲线就好办了。首先，将所有样本的类别预测概率按照从大到小排序；其次，按照从0~1的概率阈值进行调整，分别得到不同概率阈值下的（假阳性率/FPR，真阳性率/TPR）数值对；最后，将以上数值对绘制在坐标系中，即可得到ROC曲线。ROC曲线下的面积即为AUC，关于AUC的常用计算方式有如下两种。
（1）绘制出ROC曲线后，用微积分思想得到曲线下面积；（2）AUC的另一层含义是：一个正、负样本对，将正样本预测为正的概率比将负样本预测为正的概率大的可能性。这样好像还是比较抽象，举个例子，假设一共有a+b个样本，其中正样本为a个，负样本为b个。那么，总样本对数为a*b个。将正样本预测为正的概率大于负样本预测为正的概率的对子记作1，累计求和记作c，那么AUC就是c/(a*b)。AUC是一个综合指标，不受阈值的影响，可以综合反应模型对类别的区分能力。那么如下两种情况的AUC该如何解读？
（1）AUC=1什么含义？（AUC=1，表示任意给一个样本对，即一个正一个负，正样本预测为正的概率始终都超过负样本预测为正的概率。注意，AUC=1不表示任意阈值下都能实现完美区分，但可以说，至少存在一个阈值下，可以实现完美区分）；（2）AUC=0.85什么含义？（AUC=0.85，表示任意给一个样本对，即一个正一个负，正样本预测为正的概率超过负样本预测为正的概率的可能性是85%）。有的时候做的不是二分类，而是多分类任务，怎么办？能不能绘制ROC曲线？答案是可以的。那多分类ROC曲线与二分类有何区别，该怎么绘制呢？多分类ROC曲线实质与二分类类似。在训练多分类模型时，一般会采用one-versus-one或者one-versus-all策略。但无论采用何种训练策略，最终都会得到多分类中各个类别的预测概率，基于此可以（1）关注每个单一的类别，绘制每一个类别的ROC曲线（和二分类一样）；（2）将3个类别混在一起，得到一条ROC曲线，常用的混合方式有macro和micro，前者表示先计算各个类别的混淆矩阵，而后再平均，后者表示将3个类别的混淆矩阵先混合在一起，而后计算。这个问题很关键，但目前没有定论。在不平衡数据中，有人说AUC好，也有人说不好。例如下文，于2022年发表在Aritificial intelligence in medicine，作者认为PR曲线容易受到不平衡影响，而ROC曲线不受不平衡影响，更建议用ROC曲线！Reference: Predicting liver cancers using skewed epidemiological data
但是，下面这篇发表在《统计与决策》的文章则表明，在不平衡情况下，AUC并不是理想的评价指标。
Reference: 不平衡数据下模型评价指标的有效性探讨
再如下文，作者发现在面对不平衡数据时，ROC可能过于乐观，即AUC挺高的，并且模型之间AUC差异很小。但是，当你用PR曲线时，会发现PR曲线下面积（AUPRC）很低，且模型AUPRC差异较大。因此，作者不建议使用ROC曲线。
Reference: The Relationship Between Precision-Recall and ROC Curves
如下这个学习链接中，作者进一步阐释了为什么ROC不适合用在不平衡数据预测中，感兴趣可进一步学习。
学习链接：https://machinelearningmastery.com/roc-curves-and-precision-recall-curves-for-classification-in-python/
面对不平衡数据，用AUPRC，结果一般较低，用ROC结果一般较好。因此，大家不妨同时汇报两个指标，更加客观、科学。
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