决策树python代码

时间: 2023-05-20 17:04:38 浏览: 23
以下是一个简单的决策树 Python 代码示例: ```python from sklearn import tree # 训练数据 features = [[140, 1], [130, 1], [150, 0], [170, 0]] labels = [0, 0, 1, 1] # 创建决策树模型 clf = tree.DecisionTreeClassifier() # 训练模型 clf = clf.fit(features, labels) # 预测新数据 print(clf.predict([[160, 0]])) ``` 这个代码示例使用 scikit-learn 库中的决策树分类器来训练一个简单的模型,然后使用模型来预测新的数据。在这个示例中,我们使用两个特征来预测一个水果是苹果还是橘子:重量和表面是否光滑。
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决策树python代码实现

决策树在Python中可以使用scikit-learn库来实现。以下是一个简单的决策树的Python代码示例: ``` # 导入所需的库 from sklearn import datasets from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier from sklearn import metrics # 加载数据集 iris = datasets.load_iris() X = iris.data y = iris.target # 将数据集拆分为训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=1) # 创建决策树分类器 clf = DecisionTreeClassifier() # 在训练集上训练模型 clf.fit(X_train, y_train) # 在测试集上进行预测 y_pred = clf.predict(X_test) # 计算模型的准确率 print("准确率:", metrics.accuracy_score(y_test, y_pred)) ``` 这段代码首先导入了所需的库,包括`datasets`用于加载数据集,`train_test_split`用于将数据集拆分为训练集和测试集,`DecisionTreeClassifier`用于创建决策树分类器,以及`metrics`用于计算模型的准确率。 然后,代码加载了一个经典的鸢尾花数据集作为示例数据。接下来,将数据集拆分为训练集和测试集,其中测试集占总数据集的30%。 然后,创建了一个决策树分类器对象`clf`,并使用训练集对模型进行训练。最后,使用测试集进行预测,并计算模型的准确率。 这只是一个简单的决策树的示例,你可以根据自己的需求对代码进行修改和扩展。

cart决策树python代码

下面是一个简单的 CART 决策树的 Python 实现: ```python import numpy as np class CARTDecisionTree: def __init__(self, max_depth=10, min_samples_split=2): self.max_depth = max_depth self.min_samples_split = min_samples_split def fit(self, X, y): self.tree = self.build_tree(X, y) def build_tree(self, X, y, depth=0): n_samples, n_features = X.shape n_labels = len(np.unique(y)) # 检查是否应该停止分裂 if (depth >= self.max_depth or n_labels == 1 or n_samples < self.min_samples_split): return np.argmax(np.bincount(y)) # 寻找最佳分割特征和阈值 best_feature, best_threshold = self.get_best_split(X, y, n_samples, n_features) # 分割样本集并递归构建子树 left_indices = X[:, best_feature] < best_threshold right_indices = X[:, best_feature] >= best_threshold left_subtree = self.build_tree(X[left_indices], y[left_indices], depth+1) right_subtree = self.build_tree(X[right_indices], y[right_indices], depth+1) return {'feature': best_feature, 'threshold': best_threshold, 'left': left_subtree, 'right': right_subtree} def get_best_split(self, X, y, n_samples, n_features): best_gini = float('inf') best_feature, best_threshold = None, None # 遍历所有特征和阈值,找到最佳分割 for feature in range(n_features): thresholds = np.unique(X[:, feature]) for threshold in thresholds: left_indices = X[:, feature] < threshold right_indices = X[:, feature] >= threshold if (len(left_indices) == 0 or len(right_indices) == 0): continue gini = self.gini_index(y, left_indices, right_indices) if gini < best_gini: best_gini = gini best_feature = feature best_threshold = threshold return best_feature, best_threshold def gini_index(self, y, left_indices, right_indices): n_left, n_right = len(left_indices), len(right_indices) gini_left, gini_right = 0, 0 if n_left > 0: labels_left, counts_left = np.unique(y[left_indices], return_counts=True) gini_left = 1 - np.sum((counts_left / n_left) ** 2) if n_right > 0: labels_right, counts_right = np.unique(y[right_indices], return_counts=True) gini_right = 1 - np.sum((counts_right / n_right) ** 2) gini = (n_left * gini_left + n_right * gini_right) / (n_left + n_right) return gini def predict(self, X): return np.array([self.predict_sample(x, self.tree) for x in X]) def predict_sample(self, x, tree): if isinstance(tree, int): return tree feature, threshold = tree['feature'], tree['threshold'] if x[feature] < threshold: return self.predict_sample(x, tree['left']) else: return self.predict_sample(x, tree['right']) ``` 需要注意的是,上述代码实现的 CART 决策树仅支持分类问题。如果要用于回归问题,需要对 `gini_index` 方法进行修改,使用其他的评估指标(如 MSE)。

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id3决策树 鸢尾花 Python代码实现: python import numpy as np import pandas as pd from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split class Node: def __init__(self, feature=None, target=None, left=None, right=None): self.feature = feature # 划分数据集的特征 self.target = target # 叶子节点的类别 self.left = left # 左子节点 self.right = right # 右子节点 class ID3DecisionTree: def __init__(self): self.tree = None # 决策树 # 计算信息熵 def _entropy(self, y): labels = np.unique(y) probs = [np.sum(y == label) / len(y) for label in labels] return -np.sum([p * np.log2(p) for p in probs]) # 计算条件熵 def _conditional_entropy(self, X, y, feature): feature_values = np.unique(X[:, feature]) probs = [np.sum(X[:, feature] == value) / len(X) for value in feature_values] entropies = [self._entropy(y[X[:, feature] == value]) for value in feature_values] return np.sum([p * e for p, e in zip(probs, entropies)]) # 选择最优特征 def _select_feature(self, X, y): n_features = X.shape[1] entropies = [self._conditional_entropy(X, y, feature) for feature in range(n_features)] return np.argmin(entropies) # 构建决策树 def _build_tree(self, X, y): if len(np.unique(y)) == 1: # 叶子节点,返回类别 return Node(target=y[0]) if X.shape[1] == 0: # 叶子节点,返回出现次数最多的类别 target = np.argmax(np.bincount(y)) return Node(target=target) feature = self._select_feature(X, y) # 选择最优特征 feature_values = np.unique(X[:, feature]) left_indices = [i for i in range(len(X)) if X[i][feature] == feature_values[0]] right_indices = [i for i in range(len(X)) if X[i][feature] == feature_values[1]] left = self._build_tree(X[left_indices], y[left_indices]) # 递归构建左子树 right = self._build_tree(X[right_indices], y[right_indices]) # 递归构建右子树 return Node(feature=feature, left=left, right=right) # 训练决策树 def fit(self, X, y): self.tree = self._build_tree(X, y) # 预测单个样本 def _predict_sample(self, x): node = self.tree while node.target is None: if x[node.feature] == np.unique(X[:, node.feature])[0]: node = node.left else: node = node.right return node.target # 预测多个样本 def predict(self, X): return np.array([self._predict_sample(x) for x in X]) # 加载鸢尾花数据集 iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target # 划分数据集 train_X, test_X, train_y, test_y = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=1) # 训练模型 model = ID3DecisionTree() model.fit(train_X, train_y) # 预测测试集 pred_y = model.predict(test_X) # 计算准确率 accuracy = np.sum(pred_y == test_y) / len(test_y) print('Accuracy:', accuracy) C4.5决策树 Python代码实现: python import numpy as np import pandas as pd from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split class Node: def __init__(self, feature=None, threshold=None, target=None, left=None, right=None): self.feature = feature # 划分数据集的特征 self.threshold = threshold # 划分数据集的阈值 self.target = target # 叶子节点的类别 self.left = left # 左子节点 self.right = right # 右子节点 class C45DecisionTree: def __init__(self, min_samples_split=2, min_gain_ratio=1e-4): self.min_samples_split = min_samples_split # 最小划分样本数 self.min_gain_ratio = min_gain_ratio # 最小增益比 self.tree = None # 决策树 # 计算信息熵 def _entropy(self, y): labels = np.unique(y) probs = [np.sum(y == label) / len(y) for label in labels] return -np.sum([p * np.log2(p) for p in probs]) # 计算条件熵 def _conditional_entropy(self, X, y, feature, threshold): left_indices = X[:, feature] <= threshold right_indices = X[:, feature] > threshold left_probs = np.sum(left_indices) / len(X) right_probs = np.sum(right_indices) / len(X) entropies = [self._entropy(y[left_indices]), self._entropy(y[right_indices])] return np.sum([p * e for p, e in zip([left_probs, right_probs], entropies)]) # 计算信息增益 def _information_gain(self, X, y, feature, threshold): entropy = self._entropy(y) conditional_entropy = self._conditional_entropy(X, y, feature, threshold) return entropy - conditional_entropy # 计算信息增益比 def _gain_ratio(self, X, y, feature, threshold): entropy = self._entropy(y) conditional_entropy = self._conditional_entropy(X, y, feature, threshold) split_info = -np.sum([p * np.log2(p) for p in [np.sum(X[:, feature] <= threshold) / len(X), np.sum(X[:, feature] > threshold) / len(X)]]) return (entropy - conditional_entropy) / split_info if split_info != 0 else 0 # 选择最优特征和划分阈值 def _select_feature_and_threshold(self, X, y): n_features = X.shape[1] max_gain_ratio = -1 best_feature, best_threshold = None, None for feature in range(n_features): thresholds = np.unique(X[:, feature]) for threshold in thresholds: if len(y[X[:, feature] <= threshold]) >= self.min_samples_split and len(y[X[:, feature] > threshold]) >= self.min_samples_split: gain_ratio = self._gain_ratio(X, y, feature, threshold) if gain_ratio > max_gain_ratio: max_gain_ratio = gain_ratio best_feature = feature best_threshold = threshold return best_feature, best_threshold # 构建决策树 def _build_tree(self, X, y): if len(np.unique(y)) == 1: # 叶子节点,返回类别 return Node(target=y[0]) if X.shape[1] == 0: # 叶子节点,返回出现次数最多的类别 target = np.argmax(np.bincount(y)) return Node(target=target) feature, threshold = self._select_feature_and_threshold(X, y) # 选择最优特征和划分阈值 if feature is None or threshold is None: # 叶子节点,返回出现次数最多的类别 target = np.argmax(np.bincount(y)) return Node(target=target) left_indices = X[:, feature] <= threshold right_indices = X[:, feature] > threshold left = self._build_tree(X[left_indices], y[left_indices]) # 递归构建左子树 right = self._build_tree(X[right_indices], y[right_indices]) # 递归构建右子树 return Node(feature=feature, threshold=threshold, left=left, right=right) # 训练决策树 def fit(self, X, y): self.tree = self._build_tree(X, y) # 预测单个样本 def _predict_sample(self, x): node = self.tree while node.target is None: if x[node.feature] <= node.threshold: node = node.left else: node = node.right return node.target # 预测多个样本 def predict(self, X): return np.array([self._predict_sample(x) for x in X]) # 加载鸢尾花数据集 iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target # 划分数据集 train_X, test_X, train_y, test_y = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=1) # 训练模型 model = C45DecisionTree(min_samples_split=5) model.fit(train_X, train_y) # 预测测试集 pred_y = model.predict(test_X) # 计算准确率 accuracy = np.sum(pred_y == test_y) / len(test_y) print('Accuracy:', accuracy)

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