决策树思想的来源非常朴素,程序设计中的条件分支结构就是if-then结构,最早的决策树就是利用这类结构分割数据的一种分类学习方法。
信息熵,在1948年由克劳德·艾尔伍德·香农提出,解决对信息的量化度量问题
信息增益,特征A对训练数据集D的信息增益g(D,A),定义为集合D的信息熵H(D)与特征A给定条件下的D的信息条件熵H(D|A)之差,即公式为:
注:信息增益表示得知特征X的信息而使得类Y的信息的不确定性减少的程度
常见决策树使用的算法
ID3 信息增益 最大的准则
C4.5 信息增益比 最大的准则
DART 回归树:平方差误差 最小;分类树:基尼系数 最小的准则,在sklearn中可以选择划分的默认原则
sklearn决策树API:sklearn.tree.DecisionTreeClassifier
sklearn决策树结构、本地保存API:sklearn.tree.export_graphviz
sklearn.tree.export_graphviz(estimator,out_file="tree.dot",feature_names=[","]),该函数能够导出DOT格式
grapthviz ,能够将dot文件转换为pdf、png的工具
安装grapthviz,ubuntu: sudo apt-get install grapthviz Mac: brew install grapthviz
运行命令:dot -Tpng tree.dot -o tree.png
决策树的优缺点以及改进
优点:
简单的理解和解释,树木可视化
需要很少的数据准备,其他技术通常需要数据归一化
缺点:
决策树学习者可以创建不能很好的推广数据过于复杂的树,这被称为过拟合。
改进:
减枝cart算法(决策树API当中已经实现,随机森林参数调优有相关介绍)
随机森林
注:企业重要决策,由于决策树很好的分析能力,在决策过程中应用较多。
定义:在机器学习中,随机森里是一个包含多个决策树的分类器,并且其输出的类别是有个别树输出的类别的众数而定。
sklearn随机森林API:sklearn.ensemble.RandomForestClassifier
随机森林的优点
在当前所有算法中,具有极好的准确率
能够有效的运行在大数据集上
能够处理具有高维特征的输入样本,而且不需要降维
能够评估各个特征在分类问题上的重要性
# -*- coding: utf-8 -*-
import pandas as pd
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.feature_extraction import DictVectorizer
from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier, export_graphviz
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from sklearn.model_selection import GridSearchCV
def decision_ex():
"""
决策树进行泰坦尼克号生存预测
:return: None
"""
# 获取数据,从中筛选一些特征,目标值作为分析的数据
titan = pd.read_csv("http://biostat.mc.vanderbilt.edu/wiki/pub/Main/DataSets/titanic.txt")
x = titan[["pclass", "age", "sex"]]
y = titan["survived"]
# age存在缺失值,需要进行处理
x["age"].fillna(x["age"].mean(), inplace=True)
# 划分训练集、测试集
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(x, y, test_size=0.25)
# 进行字典特抽取,针对特征当中有一些类别的值
data_dict = DictVectorizer(sparse=False)
x_train = data_dict.fit_transform(x_train.to_dict(orient="records"))
x_test = data_dict.fit_transform(x_test.to_dict(orient="records"))
print(data_dict.get_feature_names())
"""决策树预测"""
# dec = DecisionTreeClassifier(max_depth=5)
# dec.fit(x_train, y_train)
# print("准确率:", dec.score(x_test, y_test))
#
# # 导出树的结构
# export_graphviz(dec, out_file="./tree.dot", feature_names=data_dict.get_feature_names() )
# print("导出树结构成功!")
"""随即森林预测"""
rf = RandomForestClassifier()
# 构造参数字典
param = {
"n_estimators": [120, 200, 300, 500, 800, 1200],
"max_depth": [5, 8, 15, 25, 30]
}
gc = GridSearchCV(rf, param_grid=param, cv=2)
gc.fit(x_train, y_train)
print("准确率:", gc.score(x_test, y_test))
print("选择的参数组合为:", gc.best_params_)
if __name__ == "__main__":
decision_ex()