id3决策树的python实现

时间: 2023-10-27 17:05:40 浏览: 48
好的,关于id3决策树的Python实现,你可以参考以下代码: ```python import math import pandas as pd class Node: def __init__(self, feature=None, value=None, result=None, left=None, right=None): self.feature = feature # 划分数据集的特征 self.value = value # 划分数据集的特征值 self.result = result # 叶子节点表示的结果 self.left = left # 左子树 self.right = right # 右子树 class DecisionTree: def __init__(self, epsilon=0.1): self.epsilon = epsilon # 阈值 def calc_entropy(self, data): """ 计算数据集的熵 """ num_entries = len(data) label_counts = {} for feat_vec in data: current_label = feat_vec[-1] if current_label not in label_counts.keys(): label_counts[current_label] = 0 label_counts[current_label] += 1 entropy = 0.0 for key in label_counts: prob = float(label_counts[key]) / num_entries entropy -= prob * math.log(prob, 2) return entropy def split_data(self, data, axis, value): """ 按照给定特征划分数据集 """ ret_data = [] for feat_vec in data: if feat_vec[axis] == value: reduced_feat_vec = feat_vec[:axis] reduced_feat_vec.extend(feat_vec[axis+1:]) ret_data.append(reduced_feat_vec) return ret_data def choose_best_feature(self, data): """ 选择最好的数据集划分方式 """ num_features = len(data[0]) - 1 base_entropy = self.calc_entropy(data) best_info_gain = 0.0 best_feature = -1 for i in range(num_features): feat_list = [example[i] for example in data] unique_vals = set(feat_list) new_entropy = 0.0 for value in unique_vals: sub_data = self.split_data(data, i, value) prob = len(sub_data) / float(len(data)) new_entropy += prob * self.calc_entropy(sub_data) info_gain = base_entropy - new_entropy if info_gain > best_info_gain: best_info_gain = info_gain best_feature = i return best_feature def create_tree(self, data): """ 创建决策树 """ class_list = [example[-1] for example in data] # 如果类别完全相同则停止继续划分 if class_list.count(class_list[0]) == len(class_list): return Node(result=class_list[0]) # 遍历完所有特征时返回出现次数最多的类别 if len(data[0]) == 1: return Node(result=self.majority_cnt(class_list)) best_feat = self.choose_best_feature(data) best_feat_label = labels[best_feat] my_tree = Node(feature=best_feat_label) del(labels[best_feat]) feat_values = [example[best_feat] for example in data] unique_vals = set(feat_values) for value in unique_vals: sub_labels = labels[:] my_tree.__dict__['left'] = self.create_tree(self.split_data(data, best_feat, value)) my_tree.__dict__['right'] = self.create_tree(self.split_data(data, best_feat, value)) return my_tree def majority_cnt(self, class_list): """ 返回出现次数最多的类别 """ class_count = {} for vote in class_list: if vote not in class_count.keys(): class_count[vote] = 0 class_count[vote] += 1 sorted_class_count = sorted(class_count.items(), key=lambda x: x[1], reverse=True) return sorted_class_count[0][0] def fit(self, X_train, y_train): """ 训练模型 """ data = pd.concat([X_train, y_train], axis=1).values.tolist() labels = X_train.columns.tolist() self.tree = self.create_tree(data, labels) def predict(self, X_test): """ 预测 """ result = [] for i in range(len(X_test)): result.append(self._predict(X_test.iloc[i])) return result def _predict(self, test_vec): """ 预测单个样本 """ node = self.tree while node.result is None: if test_vec[node.feature] == node.value: node = node.left else: node = node.right return node.result ```

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