Weka算法Classifier-tree-RandomForest源码分析(二)代码实现



RandomForest的实现异常的简单,简单的超出博主的预期,Weka在实现方式上组合了Bagging和RandomTree。


一、RandomForest的训练

构建RandomForest的代码如下:

  public void buildClassifier(Instances data) throws Exception {

    // can classifier handle the data?
    getCapabilities().testWithFail(data);

    // remove instances with missing class
    data = new Instances(data);
    data.deleteWithMissingClass();

    m_bagger = new Bagging();
    RandomTree rTree = new RandomTree();

    // set up the random tree options
    m_KValue = m_numFeatures;
    if (m_KValue < 1)
      m_KValue = (int) Utils.log2(data.numAttributes()) + 1;
    rTree.setKValue(m_KValue);
    rTree.setMaxDepth(getMaxDepth());

    // set up the bagger and build the forest
    m_bagger.setClassifier(rTree);
    m_bagger.setSeed(m_randomSeed);
    m_bagger.setNumIterations(m_numTrees);
    m_bagger.setCalcOutOfBag(true);
    m_bagger.buildClassifier(data);
  }
通过这段代码很直观的可以看出首先把无效数据去掉,然后建立了一个Bag,设置随机森林中每棵树所用到的属性的值,设置最大深度,接着把这棵RandomTree当做基分类器传递给Bagging,最后调用bagging的训练方法进行训练。


二、RandomForest分类

看完训练过程看具体的分类过程,也就是classifyInstance函数,值得注意的是,RandomForest继承自Classifier,却没有队classifyInstance方法进行重载,使用的是基类Classifier的classifyInstance函数,但却重载了distributionForInstance,而distributionForInstance却是Classifier的classifyInstance函数所用到的一个函数,返回一个instance在所有类上的概率。代码如下:

  public double[] distributionForInstance(Instance instance) throws Exception {

    return m_bagger.distributionForInstance(instance);
  }
可以看到,算出给定instance在各class上的分布是委托给bagger去做的(真懒),所以这里也不做详细分析,详细分析留到分析bagger的时候再说。

接下来看基类Classifier是如何使用distribution来给出分类结果的。

  public double classifyInstance(Instance instance) throws Exception {

    double[] dist = distributionForInstance(instance);
    if (dist == null) {
      throw new Exception("Null distribution predicted");
    }
    switch (instance.classAttribute().type()) {
    case Attribute.NOMINAL:
      double max = 0;
      int maxIndex = 0;

      for (int i = 0; i < dist.length; i++) {
        if (dist[i] > max) {
          maxIndex = i;
          max = dist[i];
        }
      }
      if (max > 0) {
        return maxIndex;
      } else {
        return Instance.missingValue();
      }
    case Attribute.NUMERIC:
    case Attribute.DATE:
      return dist[0];
    default:
      return Instance.missingValue();
    }
  }
可以很直观的看到,如果要是一个分类,则给出概率最大值,如果是一个回归(即classIndex对应的属性是数值),则返回dist[0],这里是使用了一个约定,第一个元素代表回归值。


三、总结

对于RandomForest的代码分析差不多就结束了,基本没什么实质内容,因为算法的主要工作都交由Bagging和RandomForest去做了,值得注意的是,当没有指定抽样属性的数量时,Weka使用的log2(K)作为经验值。


下一篇博客将分析Weka的RandomTree,之后将分析Bagging,这样就算把RandomForest补全了。



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