mixsemiconjugateblm

贝叶斯线性回归模型与随机搜索变量选择semiconjugate先验(SS VS移至)

描述

贝叶斯线性回归模型宾语mixsemiconjugateblm指定回归系数和扰动方差的联合先验分布(βσ2)实现科学价值(见[1][2]) 假设βσ2是相依随机变量。

通常,当您创建贝叶斯线性回归模型对象时,它只指定线性回归模型的联合先验分布和特征。也就是说,模型对象是一个供进一步使用的模板。具体来说,将数据合并到模型中进行后验分布分析和特征选择,将模型对象和数据传递给合适的对象目标函数

创建

描述

PriorMdl= mixsemiconjugateblm (NumPredictors创建一个贝叶斯线性回归模型对象(PriorMdl)组成的NumPredictors谓词和拦截,并设置NumPredictors财产。的联合先验分布(βσ2)适用于实施预测器选择的SSVS[2]PriorMdl是一个定义先验分布和维度的模板吗β

PriorMdl= mixsemiconjugateblm (NumPredictors名称,值属性(除了NumPredictors)使用名称-值对参数。将每个属性名括在引号中。例如,mixsemiconjugateblm(3、“概率”、abs(兰德(4,1)))指定模型中所有四个系数的随机先验状态概率。

属性

全部展开

当您使用的名称 - 值对参数语法创建模型对象,你可以设置可写的属性值,或者在您通过使用点符号模型对象。例如,要从模型中排除截距,输入

PriorMdl。拦截=假;

贝叶斯多元线性回归模型中预测变量的个数,指定为非负整数。

NumPredictors必须与预测数据中的列数相同,预测数据是在模型估计或模拟期间指定的。

当指定NumPredictors,为该值排除任何截取项。

在创建模型之后,如果您更改了值NumPredictors使用点符号,然后这些参数恢复到默认值:

  • 变量名(VarNames

  • 之前说的βμ

  • 之前的差异β每一种管理制度(V

  • 先验相关矩阵β关联

  • 先验状态概率(概率

数据类型:

标志用于包括回归模型截距,指定为在此表中的值。

价值 描述
从回归模型中排除截距。因此,β是一个p维向量,其中p是的价值NumPredictors
真正的 在回归模型中包含一个截距。因此,β是(p+ 1)维向量。此规范导致Ť在估计和仿真过程中,需要在预测数据中加入1的-by-1向量。

如果在预测器数据中包含一列的个位,则设置拦截

例子:“拦截”,假的

数据类型:合乎逻辑

用于显示的预测器变量名,指定为字符串向量或字符向量的单元向量。VarNames必须包含NumPredictors元素。VarNames (Ĵ变量的名称在列中吗Ĵ在估计、模拟或预测期间指定的预测器数据集的。

默认值是β{β(1),(2),…,β(p)},在那里p是的价值NumPredictors

例子:'VarNames',[ “UnemploymentRate”;“CPI”]

数据类型:字符串|细胞|字符

成分上高斯混合先验的均值超参数β,指定为一个(拦截+ NumPredictors)2数字矩阵。第一列包含组件1的先验均值(变量包含机制,即,γ= 1).第二列是第2项的先验均值(变量排除制度,即,γ= 0)。

  • 如果拦截, 然后μNumPredictors行。mixsemiconjugateblm的先验均值NumPredictors在估计、模拟或预测期间指定的预测器数据集中与列对应的系数。

  • 否则,μNumPredictors + 1元素。第一个元素对应于截距的先验平均值,所有其他元素对应于预测变量。

小费

若要执行ssv,请使用的默认值为μ

例子:在3系数模型中,'穆',[0.5 0;0.5 0;0.5 0]将所有系数的分量1先验均值设为0.5并将所有系数的分量2先验均值设为0

数据类型:

高斯混合先验的成分方差超参数β一个(拦截+ NumPredictors)-乘2的正数值矩阵。第一列包含第1部分的先验方差因子(变量包含制度,即,γ= 1)。第二列包含组分2(可变排阻制度,即现有方差因子,γ= 0)。

  • 如果拦截, 然后VNumPredictors行。mixsemiconjugateblm的先验方差因子NumPredictors在估计、模拟或预测期间指定的预测器数据集中与列对应的系数。

  • 否则,VNumPredictors + 1元素。第一个元素对应于截距的先验方差因子,其他所有元素对应于预测变量。

小费

  • 要执行ssv,为方案1指定一个比方案2更大的方差因子(对于所有方案)Ĵ,指定V (Ĵ,1)>V (Ĵ,2))。

  • 有关要指定什么值的详细信息V[1]

例子:在3系数模型中,“V”, [100 1;100年1;100 (1)设置组件1个之前的所有方差的系数以系数One hundred.和设置组件2之前方差所有系数来因子1

数据类型:

变量包含和排除制度的先验概率分布,具体为一个(拦截+NumPredictors在[0,1]的值)×1数值向量,或在形式的功能句柄@fcnName,在那里fcnName是函数名。概率表示的先验概率分布γ= {γ1、……γķ},:

  • ķ=拦截+NumPredictors,即回归模型中的系数个数。

  • γķ∈{0,1}ķ=1、……ķ。因此,样品空间具有2的基数ķ

  • γķ= 1表示可变VarNamesķ包括在模型中,并γķ= 0表示该变量被排除在模型之外。

如果概率为数值向量:

  • 行对应于in中的变量名VarNames。对于包含截距的模型,截距包含的先验概率为概率(1)

  • 对于ķ= 1,…,ķ,排除变量的先验概率ķ是1 -概率(ķ)。

  • 变量包含机制的先验概率,在所有变量和截距之间是独立的。

如果概率为函数句柄,则表示变量包含状态概率的自定义先验分布。对应的函数必须有这样的声明语句(参数和函数名可以不同):

logprob = regimeprior (varinc)

  • logprob是一个数字标量,表示先验分布的日志。你可以把先验分布写成比例常数。

  • varinc是一个ķ1逻辑向量。元素对应于中的变量名VarNames并指出相应变量存在的状态。varinc (ķ=真正的表明VarName (ķ包括在模型中,并varinc (ķ=指示它被排除在模型之外。

您可以包括更多的输入参数,但是在调用时必须知道它们mixsemiconjugateblm

有关指定值的详细信息概率[1]

例子:在3系数模型中,'概率',兰特(3,1)为每个系数分配随机的先验变量包含概率。

数据类型:|function_handle

先验相关矩阵β对于混合模型中的两个组件,指定为一个(拦截+NumPredictors)——- (拦截+NumPredictors)数值,正定矩阵。从而得到各分量的先验协方差矩阵Ĵ混合模型为诊断接头(sqrt (V (:,Ĵ)))* *相关性诊断(SQRT(V(:,Ĵ))),在那里V为方差系数矩阵。

行和列对应的变量名VarNames

默认情况下,回归系数是不相关的,在制度条件。

注意

您可以提供任何适当大小的数字矩阵。然而,如果你的说明不是肯定的,mixsemiconjugateblm发出警告并将您的规范替换为CorrelationPD,地点:

CorrelationPD = 0.5*(Correlation + Correlation.');

小费

有关指定值的详细信息关联[1]

数据类型:

逆先验的形状超参数σ2,指定为数值标量。

一个至少-(拦截+ NumPredictors) / 2

在保持不变的情况下,反伽马分布变得更高更集中一个增加。这个特征称为先验模型σ2更重比后估计中的可能性。

有关反伽马分布的函数形式,请参阅易于分析后验

例子:“一个”,0.1

数据类型:

反演先验的尺度参数σ2,指定为正标量或

一个在保持不变的情况下,反伽马分布变得更高更集中增加。这个特征称为先验模型σ2更重比后估计中的可能性。

例子:“B”, 5

数据类型:

对象的功能

估计 对贝叶斯线性回归模型进行预测变量选择
模拟 模拟贝叶斯线性回归模型的回归系数和扰动方差
预测 贝叶斯线性回归模型的预测响应
情节 观察贝叶斯线性回归模型参数的先验密度和后验密度
总结 用于预测变量选择的贝叶斯线性回归模型的分布汇总统计

例子

全部折叠

考虑预测美国实际国民生产总值(gdp)的多元线性回归模型(GNPR)采用工业生产指数的线性组合(IPI)、总就业人数(Ë)和实际工资(或者说是)。

GNPR Ť = β 0 + β 1 IPI Ť + β 2 Ë Ť + β 3 或者说是 Ť + ε Ť

对所有 Ť ε Ť 是具有0和方差的平均一系列独立的高斯干扰的 σ 2

假设这些先验分布 ķ = 0,…,3:

  • β ķ | σ 2 γ ķ = γ ķ V ķ 1 ž 1 + 1 - γ ķ V ķ 2 ž 2 ,在那里 ž 1 ž 2 是独立的标准正态随机变量。因此,系数呈高斯混合分布。假设所有系数都是先验条件独立的。

  • σ 2 一世 G 一个 一个 是一个逆伽马分布的形状和规模,分别。

  • γ ķ { 0 1 } 它表示具有离散均匀分布的随机变量-包含状态变量。

为ssv创建一个先验模型。指定预测器的数量p

p = 3;PriorMdl = mixsemiconjugateblm (p);

PriorMdl是一个mixsemiconjugateblm贝叶斯线性回归模型对象表示回归系数和扰动方差的先验分布。mixsemiconjugateblm在命令行显示先前发行版的摘要。

或者,您可以通过传递预测器的数量来为ssv创建一个先验模型bayeslm并设置ModelType名称-值对参数'mixsemiconjugate'

MdlBayesLM = bayeslm(P,'ModelType''mixsemiconjugate'
MdlBayesLM = mixjugateblm,其属性为:NumPredictors: 3 Intercept: 1 varname: {4x1 cell} Mu: [4x2 double] V: [4x2 double]概率:[4x1 double]相关性:[4x4 double] A: 3b:1 |意味着性病CI95积极分配- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -拦截| 0 2.2472[-5.201,5.201]0.500混合分布β(1)| 0 2.2472[-5.201,5.201]0.500混合分布β(2)| 0 2.2472[-5.201,5.201]0.500混合分布β(3)| 0 2.2472[-5.201,5.201]0.500混合分布Sigma2 | 0.5000 - 0.5000[0.138, 1.616] 1.000搞笑(3.00,1)

MdlMdlBayesLM是等效的模型对象。

你可以使用点符号集创建模型的可写的属性值。将回归系数名称对应的变量名。

PriorMdl。VarNames=[“他们”“E”“福”]
PriorMdl = mixjugateblm with properties: NumPredictors: 3 Intercept: 1 varname: {4x1 cell} Mu: [4x2 double] V: [4x2 double]概率:[4x1 double]相关性:[4x4 double] A: 3b:1 |意味着性病CI95积极分配- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -拦截| 0 2.2472[-5.201,5.201]0.500混合分布IPI | 0 2.2472[-5.201, 5.201] 0.500混合分布E | 0 2.2472[-5.201, 5.201] 0.500混合分布WR | 0 2.2472[-5.201, 5.201] 0.500混合分布Sigma2 | 0.5000 - 0.5000[0.138, 1.616] 1.000搞笑(3.00,1)

MATLAB®将变量名与显示器中的回归系数相关联。

绘制先验分布。

情节(PriorMdl);

每个系数的先验分布是两个高斯函数的混合:两个分量的均值都为零,但分量1相对于分量2的方差很大。因此,它们的分布以0为中心穗和板坯外观。

考虑线性回归模型为ssv创建先验模型

为执行ssv创建一个先验模型。假设 β σ 2 是独立的(半混合模型)。指定预测器的数量p以及回归系数的名称。

p = 3;PriorMdl = mixsemiconjugateblm (p,“VarNames”,[“他们”“E”“福”]);

显示先验状态概率和先验的高斯混合方差因子 β

priorProbabilities =表(PriorMdl.Probability,“RowNames”PriorMdl.VarNames,...“VariableNames”“概率”
priorProbabilities =4×1表截获0.5 IPI 0.5 e0.5 WR 0.5的概率
priorV = array2table (PriorMdl.V,“RowNames”PriorMdl.VarNames,...“VariableNames”,[“gammaIs1”“gammaIs0”])
priorV =4×2表的翻译是:gammaIs1 . gammaIs0表示截距10 .1表示IPI 10 .1表示IPI 10 .1表示IPI 10 .1表示WR 10 .1表示WR 10 .1

PriorMdl中存储先验状态概率概率财产和制度差异的因素在V财产。可变夹杂物的默认先验概率为0.5。默认方差因子为每个系数是10可变列入制度和0.01用于可变排阻制度。

加载Nelson-Plosser数据集。为响应和预测器系列创建变量。

加载Data_NelsonPlosserX = DataTable {: PriorMdl.VarNames(2:结束)};y = DataTable {:,“GNPR”};

通过估计的边缘后验分布来实施SSVS β σ 2 。因为SS VS移至使用马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC),用于估计,设置一个随机数种子繁殖的结果。

rng (1);PosteriorMdl =估计(PriorMdl, X, y);
方法:用10000个MCMC采样抽取观察值:62个预测值:4 |意味着性病CI95积极分配制度- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -拦截| -1.5629 - 2.6816[-7.879,2.703]0.300经验0.5901 IPI | 4.6217 - 0.1222[4.384, 4.865] 1.000经验1 E | 0.0004 - 0.0002[0.000, 0.001] 0.976经验0.0918 WR | 2.6098 - 0.3691[1.889, 3.347] 1.000经验1 Sigma2 | 50.9169 - 9.4955[35.838, 72.707] 1.000经验NaN

PosteriorMdl是一个empiricalblm的后验分布中存储的模型对象 β σ 2 考虑到数据。估计显示在命令行边缘后验分布的总结。摘要对应于回归系数和干扰方差,和列的行对应于后验分布的特性。该特性包括:

  • CI95,其中包含95%贝叶斯均衡可信区间的参数。例如,回归系数的后验概率Ë是在[0.000,0.001]是0.95。

  • 政权,它包含变量夹杂物的边缘后验概率( γ = 1 一个变量)。例如,后验概率Ë应该包括在模型中的是0.0918。

假设变量政权< 0.1应该从模型中删除,结果表明可以将失业率从模型中排除。

默认情况下,估计平丢弃老化大小5000然而样品,一个好的习惯是检查一个轨迹曲线的绘制的充分混合,缺乏短暂的。绘制轨迹曲线的绘制每个参数。您可以访问绘制一条撰写的分布(属性BetaDrawsSigma2Draws)使用点符号。

图;j = 1:(p + 1) subplot(2,2,j);情节(PosteriorMdl.BetaDraws (j,:));标题(sprintf (' % s ',PosteriorMdl.VarNames {j}));结束

图;情节(PosteriorMdl.Sigma2Draws);标题(“Sigma2”);

跟踪曲线表明,吸引似乎拌匀。该图显示没有可检测到短暂或序列相关性,以及吸引不状态之间跳跃。

考虑线性回归模型为ssv创建先验模型

加载Nelson-Plosser数据集。为响应和预测器系列创建变量。将特定于示例的文件添加到MATLAB®路径。

加载Data_NelsonPlosserVarNames = [“他们”“E”“福”];X = DataTable {: VarNames};y = DataTable {:,“GNPR”};路径= fullfile (matlabroot,“例子”“经济学”“主要”);让addpath(路径);

假设如下:

  • 模型中的截距是0。9。

  • IPIË的概率为0.75。

  • 如果Ë包括在模型中,那么概率是或者说是包括在模型中的是0.9。

  • 如果Ë从模型中排除,那么概率是多少或者说是包括0。25。

声明一个名为priorssvsexample.m:

  • 接受一个逻辑向量,该逻辑向量指示截距和变量是否在模型中(真正的模型包含)。元素1对应于截距,其余元素对应于数据中的变量。

  • 返回一个数字标量,表示所描述的先验状态概率分布的日志。

函数logprior = priorssvsexample (varinc)记录ssv的先验状态概率分布% PRIORSSVSEXAMPLE是一个自定义日志先验状态概率的例子含相关随机变量的ssv的%分布。varinc是表示模型中是否有4个系数的4×1逻辑向量和logPrior是一个数字标量,表示先验的日志状态概率的%分布。%系数根据这些规则输入模式:% * varinc(1)包含0.9的概率。模型中% * varinc(2)和varinc(3)的概率为0.75。% *如果模型中包含varinc(3),则模型中包含的% varinc(4)为0.9。%*如果varinc(3)从模型中,然后将排除概率所包括的变容(4)是0.25。logprior =日志(0.9)+ 2 *日志(0.75)+日志(varinc(3)* 0.9 +(1-varinc(3))* 0.25);结束

priorssvsexample.m是包含在计量经济学工具箱™为例,具体的文件。要访问它,进入编辑priorssvsexample.m在命令行。

为执行ssv创建一个先验模型。假设$ \ $公测\σ^ 2美元是独立的(半混合模型)。指定预测器的数量p回归系数的名称,变量包含域的自定义、先验概率分布。

p = 3;PriorMdl = mixsemiconjugateblm (p,“VarNames”,[“他们”“E”“福”),...“概率”,@ priorssvsexample);

通过估计的边缘后验分布来实施SSVS$ \ $公测\σ^ 2美元。因为SSVS使用MCMC进行估计,所以设置一个随机数种子来重现结果。

rng (1);PosteriorMdl =估计(PriorMdl, X, y);
方法:用10000个MCMC采样抽取观察值:62个预测值:4 |意味着性病CI95积极分配制度- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -拦截| -1.4658 - 2.6046[-7.781,2.546]0.308经验0.5516 IPI | 4.6227 - 0.1222[4.385, 4.866] 1.000经验1 E | 0.0004 - 0.0002[0.000, 0.001] 0.976经验0.2557 WR | 2.6105 - 0.3692[1.886, 3.346] 1.000经验1 Sigma2 | 50.9621 - 9.4999[35.860, 72.596] 1.000经验NaN

假设,即用变量政权<0.1应该从模型中取出,结果表明,你可以在模型中包含的所有变量。

因为这个例子需要路径要访问特定于示例的文件,请通过删除进行清理路径从MATLAB®路径。

rmpath(路径);

考虑回归模型为ssv创建先验模型

执行科学价值:

  1. 为ssv创建一个贝叶斯回归模型,其中数据似然部分采用半聚先验。使用默认设置。

  2. 从评估中拿出最后10个时期的数据。

  3. 估计边缘后验分布。

p = 3;PriorMdl = bayeslm(P,'ModelType''mixsemiconjugate'“VarNames”,[“他们”“E”“福”]);加载Data_NelsonPlosserfhs = 10;预测层位大小X = DataTable{1:(end - fhs),PriorMdl.VarNames(2:end)};y = DataTable{1:(end - fhs),“GNPR”};XF = DataTable{(end - fhs + 1):end,PriorMdl.VarNames(2:end)};今后%的预测数据yFT = DataTable{(end - fhs + 1):end,“GNPR”};%真实未来反应rng (1);%的再现性PosteriorMdl =估计(PriorMdl, X, y,“显示”、假);

预测响应采用后验预测分布和未来预测数据XF。绘制响应的真实值和预测值。

yF =预测(PosteriorMdl XF);图;情节(日期、DataTable.GNPR);持有plot(date ((end - fhs + 1):end),yF) h = gca;hp =补丁([日期(结束- fhs + 1)日期(结束)日期(结束)日期(结束)日期(结束- fhs + 1)],...h.YLim ([1, 1、2、2]), [0.8 0.8 0.8]);uistack(惠普、“底”);传奇(“预测地平线”“真正的GNPR”“预测GNPR”“位置”“西北”)标题("实际国民生产总值:1909 - 1970 ");ylabel ('rGNP');xlabel('年');持有

yF是与未来预测数据相对应的未来实际国民生产总值的10乘1向量。

估计预测均方根误差(RMSE)。

frmse = sqrt(均值((yF - yFT).^2))
frmse = 4.5935

预测RMSE是预测准确度的一个相对度量。具体地说,您可以使用不同的假设来估计几个模型。预测RMSE最低的模型是被比较模型中表现最好的模型。

当您使用ssv执行贝叶斯回归时,最佳实践是优化超参数。一种方法是在超参数值的网格上估计预测RMSE,并选择最小化预测RMSE的值。

MathWorks, Inc.版权所有

更多关于

全部展开

选择功能

bayeslm函数可以为贝叶斯线性回归创建任何支持的先验模型对金宝app象。

参考文献

[1]乔治,E. I.和R. E.麦卡洛克。"通过吉布斯抽样进行变量选择"美国统计协会杂志。第88卷,第423号,1993年,第881-889页。

[2]库普,G.,D.J.普瓦里埃,和J. L.托拜厄斯。贝叶斯计量经济学方法。纽约,纽约:剑桥大学出版社,2007年。

介绍了在R2018b