机器学习--决策树(ID3)算法案例

       在进行案例分析前，先对决策树算法的分类函数进行测试。考虑到构造决策树非常耗时，为了节省计算时间，最好能够在每次执行分类时调用已经构造好的决策树。这就需要利用python模块pickle序列化对象将决策树分类算法保存在磁盘中，并在需要的时候读取出来。

1、测试决策树分类算法性能

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#功能：决策树的分类函数
#输入变量：input_tree, feat_labels, test_vec
# 决策树，分类标签，测试数据
#输出变量：class_label 类标签
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def classify(input_tree, feat_labels, test_vec):
    first_str = input_tree.keys()[0]
    second_dict = input_tree[first_str]
    class_label = -1

    # index方法用于查找当前列表中第一个匹配first_str变量的索引
    feat_index = feat_labels.index(first_str)

    for key in second_dict.keys():
        if test_vec[feat_index] == key:
            if type(second_dict[key]).__name__ == 'dict':
                class_label = classify(second_dict[key], feat_labels, test_vec)
            else:
                class_label = second_dict[key]
    return class_label

2、对决策树算法进行存储
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#功能：将决策树存储到磁盘中
#输入变量：input_tree, filename 决策树，存储的文件名
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def store_tree(input_tree, filename):

    import pickle
    fw = open(filename, 'w')
    pickle.dump(input_tree, fw)  # 序列化，将数据写入到文件中
    fw.close()

3、对决策树算法进行读取
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#功能：从磁盘中读取决策树信息
#输入变量：filename 存储的文件名
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def grab_tree(filename):

    import pickle
    fr = open(filename, 'r')
    return pickle.load(fr)  # 反序列化

4、代码测试
def main():

    my_data, my_labels = create_data_set()
    print 'my_data=', my_data
    print 'my_labels=', my_labels

    class_label = classify(my_tree, my_labels, [1, 1])
    print 'class_label=', class_label

    store_tree(my_tree, 'classifierStorage.txt')
    tree = grab_tree('classifierStorage.txt')
    print 'tree=', tree

if __name__ == '__main__':
    main()

案例分析：使用决策树预测隐形眼镜类型

      隐形眼镜类型包括硬材质、软材质以及不适合佩戴隐形眼镜。而眼科医生需要从age、prescript、astigmatic和tearRate这四个方面对患者进行询问，以此来判断患者佩戴的镜片类型。利用决策树算法，我们甚至也可以帮助人们判断需要佩戴的镜片类型。

      在构造决策树前，我们需要获取隐形眼镜数据集，从lenses.txt文件读取。还需要获取特征属性（或者说决策树的决策结点），从代码输入。将数据集和特征属性代入决策树分类算法，就能构造出隐形眼镜决策树，沿着不同分支，我们可以得到不同患者需要的眼镜类型。

代码如下：

fr = open('lenses.txt', 'r')

lenses = [line.strip().split('\t') for line in fr.readlines()]
lenses_labels = ['age', 'prescript', 'astigmatic', 'tearRate']

lenses_tree = create_tree(lenses, lenses_labels)

print 'lenses_tree=', lenses_tree