python决策树算法代码_决策树的Python实现(含代码)

时间: 2024-03-27 16:36:50 浏览: 43
下面是一份使用Python实现决策树算法的代码: ```python import numpy as np def entropy(y): """计算熵""" _, counts = np.unique(y, return_counts=True) p = counts / len(y) return -np.sum(p * np.log2(p)) 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): """找到最好的特征和分割点""" 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): """递归地构建决策树""" 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( predicted_class=predicted_class, num_samples=len(y), num_samples_per_class=num_samples_per_class, ) # 停止递归条件 if ( depth < self.max_depth and np.unique(y).size > 1 and X.shape[0] > self.min_samples_split ): 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_index = 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): """预测一个样本""" node = self.tree_ while node.left: if inputs[node.feature_index] < node.threshold: node = node.left else: node = node.right return node.predicted_class class Node: def __init__(self, *, predicted_class, num_samples, num_samples_per_class): self.predicted_class = predicted_class self.num_samples = num_samples self.num_samples_per_class = num_samples_per_class self.feature_index = 0 self.threshold = 0 self.left = None self.right = None ``` 这份代码实现了基于 Gini 系数的分类决策树算法。其中 `max_depth` 参数表示树的最大深度,`min_samples_split` 参数表示一个节点至少需要包含多少个样本才能进行分裂。使用时,可以按照下面的方式实例化并调用: ```python clf = DecisionTree(max_depth=3) clf.fit(X_train, y_train) y_pred = clf.predict(X_test) ``` 其中 `X_train` 和 `y_train` 分别表示训练集的特征和标签,`X_test` 表示测试集的特征。

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