根據ID3演算法給出遊玩的決策樹的實戰案例

2021-09-25 18:05:32 字數 1661 閱讀 5486

編號

溫度天氣遊玩1

高晴是2

高陰是3

中晴否4

中陰否考慮如何構造是否遊玩的決策樹,顯示將哪個屬性(溫度、天氣)作為根節點是個關鍵問題,在這裡先介紹兩個指標:純度資訊熵

先說純度,決策樹的構造過程可以理解為尋找純淨劃分的過程。

舉個例子,假設三個集合:

這裡三個集合按照純度來排序,集合1>集合2>集合3。因為集合1的分歧最小,集合3的分歧最大。

然後說資訊熵,資訊熵表示資訊的不確定度

一般情況,我們用概率的倒數的對數函式表示某一事件(某一符號)出現帶來的資訊量。

即每個符號的自資訊量:

i(ai) = log(1/p),單位是bit

而資訊熵指每個資訊量的數學期望,即

h(x)= e(log(1/p)),就是其概率對應的相乘相加!!(該式中對數一般取2為底)

資訊熵的定義:假設t是乙個離散隨機變數,即它的取值範圍r=是有限可數的。設p(i|t)=p,t的熵定義為:

id3演算法計算的是資訊增益,資訊增益指的就是劃分可以帶來純度的提高,資訊熵的下降。它的計算公式,是父親節點的資訊熵減去所有子節點的資訊熵。在計算的過程中,我們會計算每個子節點的歸一化資訊熵,即按照每個子節點在父節點出現的概率,來計算這些子節點的資訊熵。所以資訊增益的公式表示為:

公式中d是父親節點,di是子節點,gain(d,a)中的a作為d節點的屬性選擇

編號溫度

天氣遊玩1高

晴是2高

陰是3中

晴否4中

陰否

d1 (溫度=高) = {1+,2+}

d1 (溫度=中) = {3-,4-}

我們分別計算兩個葉子節點的資訊熵:

因為d1有兩個記錄,d2有兩個記錄,所以d中的記錄一共是2+2=4,即總數為4、所以d1在d中的概率為1/2,d2在d中概率為1/2。那麼作為子節點的歸一化資訊熵為:

gain(d,溫度)=1-0=1

gain(d,天氣)=1-1=0

我們可以看出來,該決策樹純度已經很高,不需要進一步劃分。所以最終的決策樹如下圖所示,只有溫度乙個節點。

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