Python原始碼解析 機器學習 決策樹

2021-07-31 10:36:01 字數 3693 閱讀 5210

在學習機器學習的原始碼,記錄下對該**的理解。

1.1 計算資料集的熵

待分析的資料集列表如下,首先根據表3-1構建資料集。

原始碼如下:

def createdataset():

dataset = [[1, 1, 'yes'], #index=0,就是「不浮出水面是否可以生存」,index=1,就是「是否有腳蹼」,最後乙個是"是否魚類"

[1, 1, 'yes'],

[1, 0, 'no'],

[0, 1, 'no'],

[0, 1, 'no']]

labels = ['no su***cing','flippers']

#change to discrete values

return dataset, labels

這個比較簡單。

計算該資料集熵的原始碼:

def calcshannonent(dataset):

numentries = len(dataset)#該資料集長度,即有多少個資料,這裡等於5

labelcounts = {}#特徵結果字典,比如以index=2,對資料集進行分類,則labelcounts就是yes和no的個數統計,yes:2, no:3;這樣的字典。

for featvec in dataset: #the the number of unique elements and their occurance,逐行遍歷

currentlabel = featvec[-1]#取每個元素的倒數第乙個值,也就是index=2這一列

if currentlabel not in labelcounts.keys(): labelcounts[currentlabel] = 0#如果字典中,不包含當前特徵值,則字典中加入該特徵。

labelcounts[currentlabel] += 1#該特徵計數

shannonent = 0.0

for key in labelcounts:

prob = float(labelcounts[key])/numentries#分別計算yes和no 出現的概率,這裡分別為0.6,和0.4

shannonent -= prob * log(prob,2) #log base 2#根據計數公式,計算熵

return shannonent

1.2 根據特徵,劃分資料集

dataset就是資料集,axis就是選擇的特徵,value,就是對應特徵的值。

這個方法比較簡單,以上面的dataset為例,如果axis=0,就是選擇第一列特徵,即:"不浮出水面是否可以生存";這個特徵有兩個值,就是1和0,所以對應的value就是1和0;

def splitdataset(dataset, axis, value):

retdataset =

for featvec in dataset:

if featvec[axis] == value:

reducedfeatvec = featvec[:axis] #chop out axis used for splitting

reducedfeatvec.extend(featvec[axis+1:])

return retdataset

如果分別執行執行以下**:

subdataset1 = splitdataset(dataset, 0, 1)

subdataset2= splitdataset(dataset, 0, 0)

分別得到結果是:

可見,這個方法就是根據特徵值的不同把資料集劃分子資料集。在這裡,就是根據特徵「不浮出水面是否可以生存」的值1和0,分成了兩個上圖兩個子集。

1.3 選擇最佳分類特徵

當我們拿到乙個資料集,需要用決策樹進行分類是,我們如何從眾多特徵中選擇乙個特徵,作為決策樹的第乙個分類點呢?比如上述「不浮出水面是否可以生存」 和「是否有腳蹼」這兩個特徵,我們應該先選哪個特徵進行分類呢?

這就需要用到1.1和1.2的分類方法。

def choosebestfeaturetosplit(dataset):

numfeatures = len(dataset[0]) - 1 #the last column is used for the labels 計算特徵個數,這個例子中等於2

baseentropy = calcshannonent(dataset)#計算原始資料集的熵

bestinfogain = 0.0; bestfeature = -1

for i in range(numfeatures): #iterate over all the features,根據特徵進行迭代,從index=0,到1;

#獲取index=0的特徵對應的所有值,即取dataset矩陣每列的所有值。

featlist = [example[i] for example in dataset]#create a list of all the examples of this feature,

uniquevals = set(featlist) #get a set of unique values,統計每個特徵對應的值有多少可能,比如這裡index=0的特徵,只有兩個值0,1

newentropy = 0.0

for value in uniquevals:

subdataset = splitdataset(dataset, i, value)#針對每個特徵,劃分子集

#比如對index=0的特徵進行子集劃分,特徵值為0的有2個,為1的有3個;權重分別為2/5, 3/5

prob = len(subdataset)/float(len(dataset))#計算每個子集的權重,

newentropy += prob * calcshannonent(subdataset)#計算總熵值,權重*子熵

infogain = baseentropy - newentropy #calculate the info gain; ie reduction in entropy,計算分類後熵和原來熵的差值

if (infogain > bestinfogain): #compare this to the best gain so far,差值越大,(也就是子集熵越小),分類越合理。

bestinfogain = infogain #if better than current best, set to best

bestfeature = i

return bestfeature #returns an integer

綜合來說,就是根據特徵值,進行分類,計算每個分類之後熵值的大小,然後進行排序,熵值越小,分類越合理。

就優先以該特徵值進行劃分。

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