决策树迭代python

时间: 2023-05-30 22:02:18 浏览: 59
决策树迭代算法的实现可以使用Python编程语言。以下是一个基本的决策树迭代算法的Python代码示例: ```python import numpy as np class TreeNode: def __init__(self, feature_index=None, threshold=None, left=None, right=None, value=None): self.feature_index = feature_index # 用于划分的特征索引 self.threshold = threshold # 用于划分的阈值 self.left = left # 左子树 self.right = right # 右子树 self.value = value # 叶节点的预测值 class DecisionTree: def __init__(self, max_depth=None, min_samples_split=2): self.max_depth = max_depth # 决策树最大深度 self.min_samples_split = min_samples_split # 最小样本划分数量 def fit(self, X, y): self.n_features = X.shape[1] # 特征数量 self.tree = self._grow_tree(X, y) # 构建决策树 def predict(self, X): return [self._predict(inputs) for inputs in X] def _grow_tree(self, X, y, depth=0): n_samples, n_features = X.shape n_labels = len(np.unique(y)) # 如果样本数量小于最小划分数量或当前深度达到最大深度,则返回叶节点 if n_samples < self.min_samples_split or depth == self.max_depth or n_labels == 1: leaf_value = self._leaf_value(y) return TreeNode(value=leaf_value) # 选择最佳的特征和阈值进行划分 feature_indices = np.random.choice(n_features, self.n_features, replace=False) best_feature, best_threshold = self._best_criteria(X, y, feature_indices) # 根据最佳特征和阈值划分数据集 left_indices, right_indices = self._split(X[:, best_feature], best_threshold) left = self._grow_tree(X[left_indices, :], y[left_indices], depth + 1) right = self._grow_tree(X[right_indices, :], y[right_indices], depth + 1) return TreeNode(best_feature, best_threshold, left, right) def _best_criteria(self, X, y, feature_indices): best_gain = -1 split_idx, split_threshold = None, None for feature_index in feature_indices: X_column = X[:, feature_index] thresholds = np.unique(X_column) for threshold in thresholds: gain = self._information_gain(y, X_column, threshold) if gain > best_gain: best_gain = gain split_idx = feature_index split_threshold = threshold return split_idx, split_threshold def _information_gain(self, y, X_column, split_threshold): parent_entropy = self._entropy(y) left_indices, right_indices = self._split(X_column, split_threshold) if len(left_indices) == 0 or len(right_indices) == 0: return 0 n = len(y) nl, nr = len(left_indices), len(right_indices) el, er = self._entropy(y[left_indices]), self._entropy(y[right_indices]) child_entropy = (nl / n) * el + (nr / n) * er ig = parent_entropy - child_entropy return ig def _split(self, X_column, split_threshold): left_indices = np.argwhere(X_column <= split_threshold).flatten() right_indices = np.argwhere(X_column > split_threshold).flatten() return left_indices, right_indices def _entropy(self, y): _, counts = np.unique(y, return_counts=True) p = counts / len(y) entropy = -np.sum(p * np.log2(p)) return entropy def _leaf_value(self, y): _, counts = np.unique(y, return_counts=True) most_common_label = y[np.argmax(counts)] return most_common_label def _predict(self, inputs): node = self.tree while node.left: if inputs[node.feature_index] <= node.threshold: node = node.left else: node = node.right return node.value ``` 这个示例代码使用了numpy库和一个TreeNode类和一个DecisionTree类。在DecisionTree类中,`fit`方法用于训练决策树,`predict`方法用于预测新的数据。`_grow_tree`方法是决策树递归构建的核心函数,`_best_criteria`方法选择最佳的特征和阈值进行划分,`_information_gain`方法计算信息增益,`_split`方法根据阈值划分数据集,`_entropy`方法计算熵,`_leaf_value`方法计算叶节点的预测值,`_predict`方法使用构建好的决策树对输入数据进行预测。

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