RandomForestRegressor源码实现

时间: 2024-05-08 18:21:41 浏览: 45
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随机森林源码

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RandomForestRegressor是一种基于随机森林的回归算法,它通过构建多个决策树来预测连续性变量的值。下面是一份简单的RandomForestRegressor源码实现: ```python import numpy as np class DecisionTreeRegressor: def __init__(self, max_depth=None): self.max_depth = max_depth def fit(self, X, y): self.n_features_ = X.shape[1] self.tree_ = self._build_tree(X, y) def _build_tree(self, X, y, depth=0): n_samples = X.shape[0] n_labels = len(np.unique(y)) if depth == self.max_depth or n_labels == 1 or n_samples < 2: return np.mean(y) feature_idxs = np.random.choice(self.n_features_, size=int(np.sqrt(self.n_features_)), replace=False) best_feature, best_split = self._best_feature_split(X, y, feature_idxs) left_idxs = X[:, best_feature] <= best_split right_idxs = X[:, best_feature] > best_split left_tree = self._build_tree(X[left_idxs], y[left_idxs], depth + 1) right_tree = self._build_tree(X[right_idxs], y[right_idxs], depth + 1) return (best_feature, best_split, left_tree, right_tree) def _best_feature_split(self, X, y, feature_idxs): best_score = float('inf') for feature in feature_idxs: for split in np.unique(X[:, feature]): left_idxs = X[:, feature] <= split right_idxs = X[:, feature] > split if len(y[left_idxs]) < 1 or len(y[right_idxs]) < 1: continue score = self._mse(y[left_idxs]) + self._mse(y[right_idxs]) if score < best_score: best_score = score best_feature = feature best_split = split return best_feature, best_split def _mse(self, y): return np.mean((y - np.mean(y)) ** 2) def predict(self, X): return np.array([self._predict(inputs) for inputs in X]) def _predict(self, inputs): node = self.tree_ while isinstance(node, tuple): feature, split, left, right = node if inputs[feature] <= split: node = left else: node = right return node class RandomForestRegressor: def __init__(self, n_estimators=100, max_depth=None): self.n_estimators = n_estimators self.max_depth = max_depth def fit(self, X, y): self.trees_ = [DecisionTreeRegressor(max_depth=self.max_depth) for _ in range(self.n_estimators)] for tree in self.trees_: random_idxs = np.random.choice(X.shape[0], size=X.shape[0], replace=True) X_tree = X[random_idxs] y_tree = y[random_idxs] tree.fit(X_tree, y_tree) def predict(self, X): return np.mean([tree.predict(X) for tree in self.trees_], axis=0) ``` 该实现中包含两个类:`DecisionTreeRegressor`和`RandomForestRegressor`。`DecisionTreeRegressor`类实现了决策树的构建和预测,而`RandomForestRegressor`类则通过构建多个决策树来实现随机森林回归。 在`DecisionTreeRegressor`类中,`fit`方法用于训练决策树,`_build_tree`方法用于递归构建决策树,`_best_feature_split`方法用于在当前节点中选择最佳的分裂特征和分裂点,`_mse`方法用于计算均方误差。`predict`方法用于对输入数据进行预测,`_predict`方法用于递归预测。 在`RandomForestRegressor`类中,`fit`方法用于训练随机森林中的多个决策树,`predict`方法用于对输入数据进行预测。在训练每个决策树时,随机选择一部分数据进行训练,这样可以增加随机性,减少模型的方差。最终预测结果是多个决策树预测结果的平均值。
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