決策樹演算法知識要點

2021-09-26 09:52:00 字數 1941 閱讀 2649

也可以認為是定義在特徵空間與類空間上的條件概率分布

決策樹主要優點:模型具有可讀性,分類速度快。

學習時,利用訓練資料,根據損失函式最小化的原則,建立決策樹模型。

**時,對新的資料,利用決策樹模型進行分類

決策樹學習包括3 個步驟:特徵選擇、決策樹的生成和決策樹的修剪

決策樹結構

有向邊(directed edge)

決策樹生成過程

熵(entropy):隨機變數不確定性的度量

設x

xx是乙個取有限個值的離散隨機變數,其概率分布為p(x

=xi)

=pi,

i=1,

2,..

.,

np(x=x_i)=p_i,i=1,2,...,n

p(x=xi

​)=p

i​,i

=1,2

,...

,n則隨機變數x

xx的熵:h(x

)=−∑

i=1n

pi

log⁡pi

=h(p

)h(x)=-\sum_^np_i\log p_i=h(p)

h(x)=−

∑i=1

n​pi

​logpi

​=h(

p)

條件熵h(y

∣x

)h(y|x)

h(y∣x)

:在已知隨機變數x

xx的條件下,隨機變數y

yy的不確定性

經驗熵經驗條件熵:即熵和條件熵,由資料估計〈特別是極大似然估計〉得到。

資訊增益(information gain)表示得知特徵x

xx的資訊,而使得類y

yy的資訊的不確定性減少的程度

資訊增益

資訊增益比

c

4.5c4.5

c4.5

演算法決策樹學習的損失函式

繼而,有損失函式cα(

t)=c

(t)+

α∣t∣

c_\alpha(t)=c(t)+\alpha|t|

cα​(t)

=c(t

)+α∣

t∣決策樹的剪枝演算法

輸入:生成演算法嚴生的整個樹t

tt,引數α

\alpha

α;輸出:修剪後的子樹t

αt_\alpha

tα​。

(1)計算每個結點的經驗熵

(2)遞迴地從樹的葉結點向上回縮。設一組葉結佔回縮到其父結點之前與之後的整體樹分別為t

bt_b

tb​與t

at_a

ta​,其對應的損失函式值分別是cα(

tb

)c_\alpha(t_b)

cα​(tb

​)與c α(

ta

)c_\alpha(t_a)

cα​(ta

​),如果cα(

ta)≤

cα(t

b)

c_\alpha(t_a)\leq c_\alpha(t_b)

cα​(ta

​)≤c

α​(t

b​) ,則進行剪枝,即將父結點變為新的葉結點;

(3)返回(2)直至不能繼續為止,得到損失函式最小的子樹ttt。

注意:步驟(2)只需考慮兩個樹的損失函式的差,其計算可以在區域性進行,所以,決策樹的剪枝演算法可以由一種動態規劃的演算法實現。

回歸樹生成

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