id3算法python实现

时间: 2023-08-02 10:05:16 浏览: 50
以下是一个简单的 Python 实现 ID3 算法的例子: ```python import math from collections import Counter def entropy(data): """计算数据集的熵""" counter = Counter(data) probs = [counter[c] / len(data) for c in set(data)] return -sum(p * math.log2(p) for p in probs) def information_gain(data, split_attribute_name, target_attribute_name): """计算信息增益""" original_entropy = entropy(data[target_attribute_name]) values = set(data[split_attribute_name]) new_entropy = 0 for value in values: subset = data[data[split_attribute_name] == value] new_entropy += len(subset) / len(data) * entropy(subset[target_attribute_name]) return original_entropy - new_entropy def id3(data, original_data, features, target_attribute_name, parent_node_class = None): """构造决策树""" # 如果数据集为空,返回父节点的类别 if len(data) == 0: return parent_node_class # 如果所有实例都属于同一个类别,返回该类别 elif len(set(data[target_attribute_name])) == 1: return data[target_attribute_name].iloc[0] # 如果没有特征可用于分裂,则返回数据集中最常见的类别 elif len(features) == 0: return parent_node_class # 否则,选择具有最高信息增益的特征 else: parent_node_class = data[target_attribute_name].value_counts().idxmax() item_values = [information_gain(data, feature, target_attribute_name) for feature in features] best_feature_index = item_values.index(max(item_values)) best_feature = features[best_feature_index] # 构建树 tree = {best_feature:{}} features = [i for i in features if i != best_feature] for value in set(data[best_feature]): subset = data[data[best_feature] == value].drop(columns=[best_feature]) subtree = id3(subset, original_data, features, target_attribute_name, parent_node_class) tree[best_feature][value] = subtree return tree # 示例 data = pd.DataFrame({ 'Outlook': ['Sunny', 'Sunny', 'Overcast', 'Rain', 'Rain', 'Rain', 'Overcast', 'Sunny', 'Sunny', 'Rain', 'Sunny', 'Overcast', 'Overcast', 'Rain'], 'Temperature': ['Hot', 'Hot', 'Hot', 'Mild', 'Cool', 'Cool', 'Cool', 'Mild', 'Cool', 'Mild', 'Mild', 'Mild', 'Hot', 'Mild'], 'Humidity': ['High', 'High', 'High', 'High', 'Normal', 'Normal', 'Normal', 'High', 'Normal', 'Normal', 'Normal', 'High', 'Normal', 'High'], 'Wind': ['Weak', 'Strong', 'Weak', 'Weak', 'Weak', 'Strong', 'Strong', 'Weak', 'Weak', 'Strong', 'Strong', 'Weak', 'Strong', 'Weak'], 'Play': ['No', 'No', 'Yes', 'Yes', 'Yes', 'No', 'Yes', 'No', 'Yes', 'Yes', 'Yes', 'Yes', 'Yes', 'No'] }) tree = id3(data, data, data.columns[:-1], 'Play') ``` 这个例子使用 pandas 存储数据,并且假设数据集中的最后一列是目标属性。请注意,这个实现版本不包括剪枝。

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好的,根据上面的目标函数,我们可以推导出其对应的梯度向量函数,如下所示: def gradient(x, y, beta): """ Compute gradient of the logistic regression loss function :param beta: model parameter vector :param x: feature matrix :param y: label vector :return: gradient vector """ n = x.shape[0] pred = 1 /
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