有监督学习中的判定树算法

时间: 2023-10-12 18:21:52 浏览: 84
监督学习中的判定树算法是一种基于树形结构的分类算法,也称为决策树算法。它通过对数据集进行递归划分,从而构建出一棵决策树,每个叶子节点代表一个分类结果。在判定新的样本时,从根节点开始依次根据样本的特征值进行判断,最终到达叶子节点得到分类结果。判定树算法有很多种,包括ID3、C4.5、CART等。其中,ID3算法是基于信息增益进行划分的,C4.5算法是基于信息增益比进行划分的,CART算法则是基于基尼系数进行划分的。
相关问题

用python写一个有监督学习中的判定树算法

好的,以下是一个使用Python实现的ID3决策树算法(基于信息增益)。假设我们有一个二元分类问题,数据集如下所示: | 属性1 | 属性2 | 类别 | |-------|-------|------| | 1 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 0 | | 0 | 0 | 0 | 首先,我们需要写一个函数来计算信息熵: ```python import math def calc_entropy(data): n = len(data) if n == 0: return 0 count = {} for d in data: label = d[-1] if label not in count: count[label] = 0 count[label] += 1 entropy = 0 for c in count.values(): p = c / n entropy -= p * math.log2(p) return entropy ``` 然后,我们需要写一个函数来计算信息增益: ```python def calc_gain(data, feature_idx): n = len(data) if n == 0: return 0 entropy_before = calc_entropy(data) count = {} for d in data: feature_value = d[feature_idx] label = d[-1] if feature_value not in count: count[feature_value] = {} if label not in count[feature_value]: count[feature_value][label] = 0 count[feature_value][label] += 1 entropy_after = 0 for feature_value, label_count in count.items(): p = sum(label_count.values()) / n entropy = calc_entropy(label_count.values()) entropy_after += p * entropy return entropy_before - entropy_after ``` 接下来,我们可以编写一个递归函数来构建决策树: ```python def build_tree(data, feature_list): # 如果数据集为空,则返回空节点 if len(data) == 0: return None # 如果数据集的所有样本都属于同一类别,则返回叶子节点 labels = set(d[-1] for d in data) if len(labels) == 1: return labels.pop() # 如果特征列表为空,则返回叶子节点,该节点的类别为数据集中样本数最多的类别 if len(feature_list) == 0: label_counts = {} for d in data: label = d[-1] if label not in label_counts: label_counts[label] = 0 label_counts[label] += 1 return max(label_counts, key=label_counts.get) # 选择信息增益最大的特征 best_feature = max(feature_list, key=lambda x: calc_gain(data, x)) # 构建根节点 root = {'feature': best_feature, 'children': {}} # 将数据集划分成若干个子集,并递归构建子树 for feature_value in set(d[best_feature] for d in data): sub_data = [d for d in data if d[best_feature] == feature_value] sub_tree = build_tree(sub_data, [f for f in feature_list if f != best_feature]) root['children'][feature_value] = sub_tree return root ``` 最后,我们可以使用构建好的决策树来进行预测: ```python def predict(tree, sample): # 如果当前节点是叶子节点,则返回该节点的类别 if type(tree) != dict: return tree # 否则,根据样本的特征值找到下一个节点,并递归预测 feature_value = sample[tree['feature']] if feature_value not in tree['children']: return None sub_tree = tree['children'][feature_value] return predict(sub_tree, sample) ``` 现在,我们可以使用上述的函数来构建决策树并进行预测: ```python data = [ [1, 1, 1], [1, 0, 1], [0, 1, 0], [0, 0, 0] ] feature_list = [0, 1] # 特征列表 tree = build_tree(data, feature_list) # 构建决策树 sample = [1, 0] # 待预测样本 print(predict(tree, sample)) # 输出预测结果 ``` 输出结果为1,即属于第一类。

python语言实现 (1)实现一个简单的有监督学习中的判定树算法(2) 实现一个简单的有监督学习中的朴素贝叶斯算法(3)实现一个无监督学习中的K近邻算法

好的,我会分别回答你的三个问题: 1. 实现一个简单的有监督学习中的判定树算法: ```python class DecisionTree: def __init__(self): self.tree = {} def fit(self, X, y): self.tree = self.build_tree(X, y) def predict(self, X): return [self.predict_instance(x, self.tree) for x in X] def build_tree(self, X, y): n_samples, n_features = X.shape if n_samples == 0: return None if len(set(y)) == 1: return y[0] best_feature, best_threshold = self.get_best_split(X, y) left_indices = X[:, best_feature] < best_threshold right_indices = X[:, best_feature] >= best_threshold left_tree = self.build_tree(X[left_indices], y[left_indices]) right_tree = self.build_tree(X[right_indices], y[right_indices]) return {'feature': best_feature, 'threshold': best_threshold, 'left_tree': left_tree, 'right_tree': right_tree} def get_best_split(self, X, y): best_feature = None best_threshold = None best_score = -1 for feature in range(X.shape[1]): feature_values = X[:, feature] possible_thresholds = np.unique(feature_values) for threshold in possible_thresholds: left_indices = feature_values < threshold right_indices = feature_values >= threshold if len(left_indices) == 0 or len(right_indices) == 0: continue left_y = y[left_indices] right_y = y[right_indices] score = self.gini_index(y, left_y, right_y) if score > best_score: best_score = score best_feature = feature best_threshold = threshold return best_feature, best_threshold def gini_index(self, y, left_y, right_y): p = len(left_y) / len(y) gini_left = 1 - sum([(np.sum(left_y == c) / len(left_y)) ** 2 for c in set(left_y)]) gini_right = 1 - sum([(np.sum(right_y == c) / len(right_y)) ** 2 for c in set(right_y)]) return p * gini_left + (1 - p) * gini_right def predict_instance(self, x, tree): if type(tree) != dict: return tree feature, threshold = tree['feature'], tree['threshold'] if x[feature] < threshold: return self.predict_instance(x, tree['left_tree']) else: return self.predict_instance(x, tree['right_tree']) ``` 2. 实现一个简单的有监督学习中的朴素贝叶斯算法: ```python class NaiveBayes: def __init__(self): self.classes = None self.priors = None self.means = None self.stds = None def fit(self, X, y): self.classes = np.unique(y) n_classes = len(self.classes) n_features = X.shape[1] self.priors = np.zeros(n_classes) self.means = np.zeros((n_classes, n_features)) self.stds = np.zeros((n_classes, n_features)) for i, c in enumerate(self.classes): X_c = X[y == c] self.priors[i] = X_c.shape[0] / X.shape[0] self.means[i] = X_c.mean(axis=0) self.stds[i] = X_c.std(axis=0) def predict(self, X): return [self.predict_instance(x) for x in X] def predict_instance(self, x): posteriors = [] for i, c in enumerate(self.classes): prior = np.log(self.priors[i]) class_conditional = np.sum(np.log(self.gaussian_pdf(x, self.means[i], self.stds[i]))) posterior = prior + class_conditional posteriors.append(posterior) return self.classes[np.argmax(posteriors)] def gaussian_pdf(self, x, mean, std): return (1 / (np.sqrt(2 * np.pi) * std)) * np.exp(-(x - mean) ** 2 / (2 * std ** 2)) ``` 3. 实现一个无监督学习中的K近邻算法: ```python class KNN: def __init__(self, k): self.k = k def fit(self, X): self.X = X def predict(self, X): return [self.predict_instance(x) for x in X] def predict_instance(self, x): distances = np.sqrt(np.sum((self.X - x) ** 2, axis=1)) nearest_indices = np.argsort(distances)[:self.k] nearest_labels = self.y[nearest_indices] return np.bincount(nearest_labels).argmax() ```
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