第6期 刘牧雷，等：基于三支决策的序列数据代价敏感分类算法 ·1259· 20 15 10 1520 25 30 5 10 1520 25 30 天数/d 天数d (a)2012-06 (b)2013-06 100 200 300 400 500 污染程度(gm) 图4原数据集中分类结果与时间的变化关系 Fig.4 Relations between classify result and time change 从图4可以看出，空气质量与时间有明显的 价；b为偏移值。.的计算方式由表1所述代价 关系，并且呈现出一定的周期规律。 函数计算可得。 国际旅行旅客数据集包括了1949一1960年 有毒 0 0 12年之间每个月的国际航线航班旅客人数。共 144个数据，单位为1千人。图5为原数据集中数 效 0 11 82 据的分布。 600 e 31 2593 0 500 400 32239 68 0 0 优 良 有毒 200 测污染指 100 图6分类结果的混淆矩阵 1949195019521954195619581960 年份 Fig.6 Confusion matrix of classification result 0.06 一训练 图51949一1960年国际航班旅客人数 0.05 .测试 Fig.5 Number of international airline traveler between 1949-1960 0.04 3.1PM2.5数据集 0.03 根据前述对数据集的分析，将数据通过前置 0.02 分类器进行回归分析，得到分类结果。此LSTM 分类器在数据集上的分类准确率为0.997。由于 0 10 2030 4050 为多分类问题，参考指标由准确率-召回率改为 训练轮次 混淆矩阵。此分类器在测试数据上的结果混淆矩 图7LSTM训练损失 阵见图6。图7为分类器训练的最终损失函数。 Fig.7 Loss of LSTM training 设代价函数为： 将预测结果代入式(11)后，得到原分类器的 A=∑awa+b (11) 决策代价。 将得到的损失偏差与代入三支决策的决策规 式中：.为判断是否正确；wx为权重；即判断代 则(PIi、Bi、Ni)中，对明显偏离预测中心的值进从图 4 可以看出，空气质量与时间有明显的 关系，并且呈现出一定的周期规律。 国际旅行旅客数据集包括了 1949—1960 年 12 年之间每个月的国际航线航班旅客人数。共 144 个数据，单位为 1 千人。图 5 为原数据集中数 据的分布。 600 500 400 300 200 100 19501949 1952 1954 1956 1958 1960 年份 人数/千人 图 5 1949—1960 年国际航班旅客人数 Fig. 5 Number of international airline traveler between 1949—1960 3.1 PM2.5 数据集 根据前述对数据集的分析，将数据通过前置 分类器进行回归分析，得到分类结果。此 LSTM 分类器在数据集上的分类准确率为 0.997。由于 为多分类问题，参考指标由准确率−召回率改为 混淆矩阵。此分类器在测试数据上的结果混淆矩 阵见图 6。图 7 为分类器训练的最终损失函数。 设代价函数为： λ = ∑ i λixwix +b (11) 式中： λix 为判断是否正确； wix 为权重；即判断代 价； b 为偏移值。 λix 的计算方式由表 1 所述代价 函数计算可得。 将预测结果代入式 (11) 后, 得到原分类器的 决策代价。 将得到的损失偏差与代入三支决策的决策规 则 (Pli、Bli、Nli) 中，对明显偏离预测中心的值进 20 15 10 5 0 100 200 300 400 500 0 5 10 15 20 25 30 时刻 天数/d 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 30 时刻 天数/d 污染程度/(μg·m−3 ) (a) 2012-06 (b) 2013-06 图 4 原数据集中分类结果与时间的变化关系 Fig. 4 Relations between classify result and time change 有毒 差 良 优 优 良 差 有毒 预测污染指数 实际污染指数 1 11 11 82 31 32 239 2 593 68 0 0 3 0 0 00 0 图 6 分类结果的混淆矩阵 Fig. 6 Confusion matrix of classification result 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0 10 20 30 40 50 误差 训练轮次 训练 测试 图 7 LSTM 训练损失 Fig. 7 Loss of LSTM training 第 6 期 刘牧雷，等：基于三支决策的序列数据代价敏感分类算法 ·1259·