决策树算法python实现

时间: 2023-11-13 17:02:16 浏览: 27
以下是一个简单的决策树算法的Python实现: 1. 导入必要的库 ```python import pandas as pd import numpy as np ``` 2. 定义节点类 ```python class Node: def __init__(self, feature=None, threshold=None, left=None, right=None, value=None): self.feature = feature self.threshold = threshold self.left = left self.right = right self.value = value ``` 3. 定义决策树类 ```python class DecisionTree: 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._grow_tree(X, y) def predict(self, X): return [self._predict(inputs) for inputs in X] def _best_split(self, X, y): m = y.size if m <= 1: return None, None num_parent = [np.sum(y == c) for c in range(self.n_classes_)] best_gini = 1.0 - sum((n / m) ** 2 for n in num_parent) best_idx, best_thr = None, None for idx in range(self.n_features_): thresholds, classes = zip(*sorted(zip(X[:, idx], y))) num_left = [0] * self.n_classes_ num_right = num_parent.copy() for i in range(1, m): c = classes[i - 1] num_left[c] += 1 num_right[c] -= 1 gini_left = 1.0 - sum((num_left[x] / i) ** 2 for x in range(self.n_classes_)) gini_right = 1.0 - sum((num_right[x] / (m - i)) ** 2 for x in range(self.n_classes_)) gini = (i * gini_left + (m - i) * gini_right) / m if thresholds[i] == thresholds[i - 1]: continue if gini < best_gini: best_gini = gini best_idx = idx best_thr = (thresholds[i] + thresholds[i - 1]) / 2 return best_idx, best_thr def _grow_tree(self, X, y, depth=0): num_samples_per_class = [np.sum(y == i) for i in range(self.n_classes_)] predicted_class = np.argmax(num_samples_per_class) node = Node(value=predicted_class) if depth < self.max_depth: idx, thr = self._best_split(X, y) if idx is not None: indices_left = X[:, idx] < thr X_left, y_left = X[indices_left], y[indices_left] X_right, y_right = X[~indices_left], y[~indices_left] node.feature = idx node.threshold = thr node.left = self._grow_tree(X_left, y_left, depth + 1) node.right = self._grow_tree(X_right, y_right, depth + 1) return node def _predict(self, inputs): node = self.tree_ while node.left: if inputs[node.feature] < node.threshold: node = node.left else: node = node.right return node.value ``` 4. 测试算法 ```python from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import accuracy_score iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) dt = DecisionTree(max_depth=4) dt.fit(X_train, y_train) y_pred = dt.predict(X_test) print("Accuracy:", accuracy_score(y_test, y_pred)) ```

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