機器學習 決策樹(求最優資訊增益)

2021-10-01 01:43:07 字數 3634 閱讀 9443

emmmmmm....有點燒腦子

決策樹,通俗的理解就是根據每個問題進行判斷,然後最終往下找到答案的過程,類似於一棵樹,可以用下圖(相親物件的選擇)來理解:

獲得一棵決策樹,首先要求的最優資訊增益,資訊增益就是求前邊每一列對最最後一列這個可能標籤的約束程度,熵代表了最後一列標籤取值的隨機性(貌似這樣吧,我是小渣渣自己這樣理解的,頭都大了),下圖可以看出每種資訊增益的情況,可以理解為用哪種特徵劃分比較合適:

資料集,前四列為'年齡', '有工作', '有自己的房子', '信貸情況',最後一列為是否貸款給這個人

下列**可以分為幾個步驟:

1.建立如上資料集

2.計算最後一列標籤取值的隨機性,即求熵(p代表情況xi在總情況所佔的比例)

3.操作前邊的特徵列(該例子有四個特徵),根據取值情況,計算每一列的資訊增益

4.比較求得最優資訊增益

from math import log

"""計算夏農熵"""

def calcshannonent(dataset):

numentries = len(dataset)

labelcounts = {}

for featvec in dataset: # 遍歷每一行資料

currentlabel = featvec[-1] # 取最後一列

if currentlabel not in labelcounts.keys(): # 該可能標籤情況是否存在字典中

labelcounts[currentlabel] = 0 # 不存在就建立乙個

labelcounts[currentlabel] += 1

shannonent = 0.0

for key in labelcounts: # 遍歷每種可能標籤

prob = float(labelcounts[key]) / numentries # 每種的概率

shannonent -= prob * log(prob, 2) # 夏農熵計算公式

return shannonent

"""去掉某特徵對應的資料列"""

def splitdataset(dataset, axis, value): # 引數為全部資料,想要操作的列,想要刪除的值(將所有資料中中,取該列為這個值得行,並且去掉該列)

retdataset =

for featvec in dataset: # 遍歷每一行

if featvec[axis] == value: # 如果等於目標值

reducefeatvec = featvec[:axis] # 將這一行該列左邊儲存起來

reducefeatvec.extend(featvec[axis + 1:]) # 儲存這一行該列右邊

return retdataset

"""選擇最好的資料集劃分"""

def choosebestfeaturetosplit(dataset):

numfeatures = len(dataset[0]) - 1 # 特徵數量

baseentropy = calcshannonent(dataset) # 計算熵

bestinfogain = 0.0 # 儲存最後求得的資訊增益

bestfeature = -1 # 最優特徵的索引值

for i in range(numfeatures): # 遍歷所有特徵值的下標

featlist = [example[i] for example in dataset] # 乙個for迴圈,每行取第i個存入list,迴圈完後list中存的是第i列

uniquevals = set(featlist) # 建立對應集合,元素不可重複

newentropy = 0.0

for value in uniquevals:

subdataset = splitdataset(dataset, i, value) # 根據特徵值劃分好資料集

prob = len(subdataset) / float(len(dataset))

newentropy += prob * calcshannonent(subdataset)

infogain = baseentropy - newentropy # 求該列(特徵)對最後一列(可能標籤)的資訊增益

print("第%d個特徵的增益為%.3f" % (i, infogain)) # 列印每個特徵的資訊增益

if (infogain > bestinfogain):

bestinfogain = infogain # 通過比較取最優資訊增益

bestfeature = i # 最優資訊增益對應的列

return bestfeature

"""建立資料集"""

def createdataset():

dataset = [[0, 0, 0, 0, 'no'], # 資料集

[0, 0, 0, 1, 'no'],

[0, 1, 0, 1, 'yes'],

[0, 1, 1, 0, 'yes'],

[0, 0, 0, 0, 'no'],

[1, 0, 0, 0, 'no'],

[1, 0, 0, 1, 'no'],

[1, 1, 1, 1, 'yes'],

[1, 0, 1, 2, 'yes'],

[1, 0, 1, 2, 'yes'],

[2, 0, 1, 2, 'yes'],

[2, 0, 1, 1, 'yes'],

[2, 1, 0, 1, 'yes'],

[2, 1, 0, 2, 'yes'],

[2, 0, 0, 0, 'no']]

labels = ['年齡', '有工作', '有自己的房子', '信貸情況'] # 特徵標籤

return dataset, labels # 返回資料集和分類屬性

if __name__ == '__main__':

dataset, labels = createdataset()

bestfeature = choosebestfeaturetosplit(dataset)

print("最優資訊增益索引值為:%d"%bestfeature)

機器學習 決策樹 計算資訊增益

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