请给出C4.5算法的代码,并实现可视化

时间: 2023-06-13 08:07:31 浏览: 54
C4.5算法是一种决策树算法,它通过对数据集进行划分,构建决策树,并对新数据进行分类。以下是Python实现的C4.5算法代码: ```python import pandas as pd import numpy as np import math class C45: def __init__(self, eps=1e-4): self.eps = eps self.tree = {} def calc_entropy(self, y): entropy = 0 for i in np.unique(y): p = len(y[y == i]) / len(y) entropy += -p * math.log(p, 2) return entropy def calc_cond_entropy(self, y, x): cond_entropy = 0 for i in np.unique(x): p = len(x[x == i]) / len(x) cond_entropy += p * self.calc_entropy(y[x == i]) return cond_entropy def calc_info_gain_ratio(self, y, x): info_gain = self.calc_entropy(y) - self.calc_cond_entropy(y, x) split_info = -sum([(len(x[x == i]) / len(x)) * math.log((len(x[x == i]) / len(x)), 2) for i in np.unique(x)]) if split_info == 0: return 0 return info_gain / split_info def fit(self, X, y): self.tree = self._fit(X, y, list(range(X.shape[1])), {}) def _fit(self, X, y, features, tree): if len(np.unique(y)) == 1: return np.unique(y)[0] if len(features) == 0: return np.bincount(y).argmax() max_gain_ratio = -1 best_feature = None for feature in features: gain_ratio = self.calc_info_gain_ratio(y, X[:, feature]) if gain_ratio > max_gain_ratio: max_gain_ratio = gain_ratio best_feature = feature if max_gain_ratio < self.eps: return np.bincount(y).argmax() sub_features = [f for f in features if f != best_feature] tree = {best_feature: {}} for i in np.unique(X[:, best_feature]): X_sub = X[X[:, best_feature] == i] y_sub = y[X[:, best_feature] == i] tree[best_feature][i] = self._fit(X_sub, y_sub, sub_features, {}) return tree def predict(self, X): return np.array([self._predict(x, self.tree) for x in X]) def _predict(self, x, tree): if isinstance(tree, dict): return self._predict(x, tree[x.argmax()]) else: return tree def plot_tree(tree, feature_names, class_names, filename): import pydotplus from IPython.display import Image from sklearn.externals.six import StringIO dot_data = StringIO() dot_data.write('digraph Tree {\n') dot_data.write('node [shape=box] ;\n') def traverse(node, parent, i): for k, v in node.items(): if isinstance(v, dict): i += 1 dot_data.write(f'{parent} -> {i} [label="{feature_names[k]}"] ;\n') dot_data.write(f'{i} [label="{feature_names[k]}"] ;\n') i = traverse(v, i, i) else: dot_data.write(f'{parent} -> {i+1} [label="{class_names[v]}"] ;\n') dot_data.write(f'{i+1} [label="{class_names[v]}"] ;\n') i += 1 return i traverse(tree, 0, 0) dot_data.write('}\n') graph = pydotplus.graph_from_dot_data(dot_data.getvalue()) graph.write_png(filename) return Image(graph.create_png()) ``` 代码中包含了一个可视化函数`plot_tree`,它可以将决策树可视化,方便我们理解决策树的构建过程。使用方法如下: ```python model = C45() model.fit(X_train, y_train) plot_tree(model.tree, feature_names, class_names, 'tree.png') ``` 其中,`X_train`是训练集特征矩阵,`y_train`是训练集标签向量,`feature_names`是特征名称列表,`class_names`是类别名称列表,`tree.png`是保存决策树可视化结果的文件名。

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