孤立森林算法matlab代码

时间: 2023-08-01 11:13:18 浏览: 434
下面是孤立森林的MATLAB代码实现,其中包括了孤立树和孤立森林的实现: ```matlab function [IForest, Outliers] = iForest(X, nTrees, sampleSize) % X: 输入的数据集,每一行表示一个样本 % nTrees: 孤立森林中包含的孤立树数目 % sampleSize: 每个孤立树中包含的样本数目 % IForest: 输出的孤立森林,包含nTrees棵孤立树 % Outliers: 输出的异常值,其中每个元素表示该样本的异常得分 if nargin < 3 sampleSize = 256; end if nargin < 2 nTrees = 100; end [nSamples, nFeatures] = size(X); % 构造孤立森林 IForest = cell(nTrees, 1); for i = 1:nTrees IForest{i} = iTree(X, sampleSize, 0); end % 计算异常得分 Outliers = zeros(nSamples, 1); for i = 1:nSamples hTemp = 0; for j = 1:nTrees hTemp = hTemp + pathLength(X(i,:), IForest{j}); end Eh = hTemp/nTrees; c = cValue(sampleSize); Outliers(i) = 2^(-Eh/c); end end function Tree = iTree(X, sampleSize, height) % 构造孤立树 [nSamples, nFeatures] = size(X); if height >= 30 || nSamples <= 1 % 树的高度达到设定的最大值,或者样本数小于等于1 Tree = struct('left', [], 'right', [], 'splitAttr', [], 'splitValue', [], 'size', nSamples, 'height', height); return; end % 随机选择一个属性和一个分割值 splitAttr = randi(nFeatures, 1); splitValue = min(X(:,splitAttr)) + rand(1)*(max(X(:,splitAttr))-min(X(:,splitAttr))); % 选择子样本集 if nSamples > sampleSize % 如果样本数大于设定的子样本集大小,则随机选择子样本集 subIdx = randperm(nSamples, sampleSize); Xsub = X(subIdx,:); else % 如果样本数小于等于设定的子样本集大小,则使用全部样本 Xsub = X; end % 递归构造左子树和右子树 idxLeft = Xsub(:,splitAttr) < splitValue; idxRight = Xsub(:,splitAttr) >= splitValue; Tree = struct('left', iTree(Xsub(idxLeft,:), sampleSize, height+1), 'right', iTree(Xsub(idxRight,:), sampleSize, height+1), 'splitAttr', splitAttr, 'splitValue', splitValue, 'size', nSamples, 'height', height); end function pl = pathLength(X, Tree) % 计算样本X在孤立树Tree中的路径长度 pl = 0; while true if isempty(Tree.left) && isempty(Tree.right) % 叶子节点 pl = pl + cValue(Tree.size); break; end if X(Tree.splitAttr) < Tree.splitValue Tree = Tree.left; else Tree = Tree.right; end pl = pl + 1; end end function c = cValue(n) % 计算c(n) if n <= 1 c = 0; else c = 2*harmlog(n-1) - 2*(n-1)/n; end end function h = harmlog(n) % 计算调和平均数的对数 h = 0; for i = 1:n h = h + 1/i; end h = log(h); end ``` 其中,`iTree`函数用于构造孤立树,`pathLength`函数用于计算样本在孤立树中的路径长度,`cValue`函数用于计算c(n),`harmlog`函数用于计算调和平均数的对数,`iForest`函数用于构造孤立森林以及计算异常得分。

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