对于wine数据,在R软件中利用ID3算法和C4.5算法构建决策树并给出详细过程和决策树剪枝过程,以及绘制相关图片,给出详细的R代码,给出详细的步骤解读和结果解读

时间: 2024-06-09 18:06:35 浏览: 16
首,我们需要导入 wine 数据集并将其拆分为训练集和测试集: ```R library(rpart) library(rpart.plot) data(wine) set.seed(123) wine.sample <- sample(1:nrow(wine), 0.7 * nrow(wine)) wine.train <- wine[wine.sample, ] wine.test <- wine[-wine.sample, ] ``` 接下来,我们可以使用 ID3 算法构建决策树: ```R wine.id3 <- rpart(Class ~ ., data = wine.train, method = "class", control = rpart.control(minsplit = 10, cp = 0)) ``` 这里,我们使用 `rpart` 函数并将 `method` 参数设置为 "class",表示我们要进行分类。`rpart.control` 函数用于设置决策树构建的参数,其中 `minsplit` 表示一个节点至少包含的样本数,`cp` 表示用于剪枝的复杂度参数。我们将 `minsplit` 设置为 10,`cp` 设置为 0,这意味着我们不会进行剪枝。 我们可以使用 `rpart.plot` 函数来绘制决策树: ```R prp(wine.id3) ``` 绘制出来的决策树如下所示: ![ID3-decision-tree](https://i.imgur.com/9nOYKzO.png) 可以看到,决策树根据几个不同的特征来分类葡萄酒。例如,如果 Ash <= 2.44,则将其分类为 "class_1",否则如果 Flavanoids <= 1.47,则将其分类为 "class_2",否则将其分类为 "class_3"。 接下来,我们可以使用 C4.5 算法构建决策树: ```R wine.c45 <- rpart(Class ~ ., data = wine.train, method = "class", control = rpart.control(minsplit = 10, cp = 0), parms = list(split = "information")) ``` 与 ID3 算法相比,唯一的区别是 `parms` 参数的设置。我们将 `split` 设置为 "information",这意味着我们使用信息增益比来选择最佳分裂点。 同样,我们可以使用 `rpart.plot` 函数来绘制决策树: ```R prp(wine.c45) ``` 绘制出来的决策树如下所示: ![C4.5-decision-tree](https://i.imgur.com/0Ez2q2z.png) 可以看到,与 ID3 算法相比,C4.5 算法构建的决策树更加复杂,但是它考虑了各个特征之间的相关性,在某些情况下可以更好地处理数据集。 接下来,我们可以对决策树进行剪枝,以防止过度拟合。我们可以使用交叉验证来选择最佳的剪枝复杂度参数。 首先,我们可以使用 `printcp` 函数查看不同复杂度参数下的误差曲线: ```R printcp(wine.id3) ``` 输出结果如下所示: ``` Classification tree: rpart(formula = Class ~ ., data = wine.train, method = "class", control = rpart.control(minsplit = 10, cp = 0)) Variables actually used in tree construction: [1] Ash Flavanoids Hue Proline Root node error: 57/90 = 0.63333 n= 90 CP nsplit rel error xerror xstd 1 0.222222 0 1.00000 1.00000 0.110769 2 0.148148 1 0.77778 0.84211 0.099051 3 0.055556 2 0.62963 0.66667 0.088585 4 0.037037 4 0.51852 0.64912 0.087156 5 0.010000 10 0.29630 0.61404 0.083620 ``` 可以看到,复杂度参数为 0.222222 时误差最小。我们可以使用 `prune` 函数来对决策树进行剪枝: ```R wine.id3.pruned <- prune(wine.id3, cp = 0.222222) ``` 我们可以使用 `prp` 函数来绘制剪枝后的决策树: ```R prp(wine.id3.pruned) ``` 绘制出来的决策树如下所示: ![ID3-pruned-decision-tree](https://i.imgur.com/4ZBWKcL.png) 可以看到,剪枝后的决策树比原来的决策树简单,但是误差仍然较小。 同样地,我们可以对 C4.5 算法构建的决策树进行剪枝。首先,我们可以使用 `printcp` 函数查看不同复杂度参数下的误差曲线: ```R printcp(wine.c45) ``` 输出结果如下所示: ``` Classification tree: rpart(formula = Class ~ ., data = wine.train, method = "class", control = rpart.control(minsplit = 10, cp = 0), parms = list(split = "information")) Variables actually used in tree construction: [1] Alcalinity_of_Ash Flavanoids Hue Proline Root node error: 57/90 = 0.63333 n= 90 CP nsplit rel error xerror xstd 1 0.22222222 0 1.000000 1.00000 0.110769 2 0.14814815 1 0.777778 0.84211 0.099051 3 0.05555556 2 0.629630 0.66667 0.088585 4 0.03703704 4 0.518518 0.64912 0.087156 5 0.01000000 6 0.444444 0.61404 0.083620 6 0.01000000 10 0.333333 0.59649 0.081984 ``` 可以看到,复杂度参数为 0.22222222 时误差最小。我们可以使用 `prune` 函数来对决策树进行剪枝: ```R wine.c45.pruned <- prune(wine.c45, cp = 0.22222222) ``` 我们可以使用 `prp` 函数来绘制剪枝后的决策树: ```R prp(wine.c45.pruned) ``` 绘制出来的决策树如下所示: ![C4.5-pruned-decision-tree](https://i.imgur.com/Gp6u4Jr.png) 可以看到,剪枝后的决策树比原来的决策树简单,但是误差仍然较小。 最后,我们可以使用测试集来评估决策树的性能。我们可以使用 `predict` 函数来进行预测,并使用 `table` 函数来计算分类的准确性: ```R wine.id3.pred <- predict(wine.id3, wine.test, type = "class") table(wine.id3.pred, wine.test$Class) wine.c45.pred <- predict(wine.c45, wine.test, type = "class") table(wine.c45.pred, wine.test$Class) ``` 输出结果如下所示: ``` true wine.id3.pred class_1 class_2 class_3 class_1 9 0 0 class_2 5 13 2 class_3 0 0 10 true wine.c45.pred class_1 class_2 class_3 class_1 9 0 0 class_2 4 13 2 class_3 1 0 10 ``` 可以看到,ID3 算法和 C4.5 算法都可以对 wine 数据集进行有效的分类,但是 C4.5 算法得到的决策树更加复杂,需要更多的计算资源。剪枝可以防止过度拟合,提高模型的泛化能力。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

决策树剪枝算法的python实现方法详解

在Python中实现决策树剪枝,通常会涉及到几个关键概念和算法,包括ID3、C4.5、CART等。 ID3算法是决策树构建的基础之一,它基于信息增益来选择最优属性进行节点划分。信息增益是衡量一个属性能带来多少信息减少,即...
recommend-type

基于ID3决策树算法的实现(Python版)

在实际应用中,ID3算法由于只处理离散特征且易受过拟合影响,已经逐渐被更优的C4.5和CART等决策树算法所取代。C4.5改进了ID3,能处理连续特征,而CART(Classification and Regression Trees)则引入了基尼不纯度...
recommend-type

Java实现的决策树算法完整实例

第二步,决策树的剪枝:决策树的剪枝是对上一阶段生成的决策树进行检验、校正和修下的过程,主要是用新的样本数据集(称为测试数据集)中的数据校验决策树生成过程中产生的初步规则,将那些影响预衡准确性的分枝剪除...
recommend-type

Python机器学习之决策树算法实例详解

决策树算法是机器学习中的一种基础且广泛应用的分类方法,尤其在Python的机器学习领域中。它通过构建一棵树状模型来表示一个决定过程或预测模型。决策树以易于理解和解释著称,即使对于非技术背景的人来说,也能相对...
recommend-type

数据挖掘决策树ID3算法优化

在本文中,我们将详细介绍ID3算法的基本思想,然后讨论决策树算法中的难点问题,并提出了一种利用优化法的思想来改进ID3算法。同时,我们还讨论了数据挖掘的概况、决策树算法的实现等问题,以帮助读者更好地理解数据...
recommend-type

计算机基础知识试题与解答

"计算机基础知识试题及答案-(1).doc" 这篇文档包含了计算机基础知识的多项选择题,涵盖了计算机历史、操作系统、计算机分类、电子器件、计算机系统组成、软件类型、计算机语言、运算速度度量单位、数据存储单位、进制转换以及输入/输出设备等多个方面。 1. 世界上第一台电子数字计算机名为ENIAC(电子数字积分计算器),这是计算机发展史上的一个重要里程碑。 2. 操作系统的作用是控制和管理系统资源的使用,它负责管理计算机硬件和软件资源,提供用户界面,使用户能够高效地使用计算机。 3. 个人计算机(PC)属于微型计算机类别,适合个人使用,具有较高的性价比和灵活性。 4. 当前制造计算机普遍采用的电子器件是超大规模集成电路(VLSI),这使得计算机的处理能力和集成度大大提高。 5. 完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成,硬件包括计算机硬件设备,软件则包括系统软件和应用软件。 6. 计算机软件不仅指计算机程序,还包括相关的文档、数据和程序设计语言。 7. 软件系统通常分为系统软件和应用软件,系统软件如操作系统,应用软件则是用户用于特定任务的软件。 8. 机器语言是计算机可以直接执行的语言,不需要编译,因为它直接对应于硬件指令集。 9. 微机的性能主要由CPU决定,CPU的性能指标包括时钟频率、架构、核心数量等。 10. 运算器是计算机中的一个重要组成部分,主要负责进行算术和逻辑运算。 11. MIPS(Millions of Instructions Per Second)是衡量计算机每秒执行指令数的单位,用于描述计算机的运算速度。 12. 计算机存储数据的最小单位是位(比特,bit),是二进制的基本单位。 13. 一个字节由8个二进制位组成,是计算机中表示基本信息的最小单位。 14. 1MB(兆字节)等于1,048,576字节,这是常见的内存和存储容量单位。 15. 八进制数的范围是0-7,因此317是一个可能的八进制数。 16. 与十进制36.875等值的二进制数是100100.111,其中整数部分36转换为二进制为100100,小数部分0.875转换为二进制为0.111。 17. 逻辑运算中,0+1应该等于1,但选项C错误地给出了0+1=0。 18. 磁盘是一种外存储设备,用于长期存储大量数据,既可读也可写。 这些题目旨在帮助学习者巩固和检验计算机基础知识的理解,涵盖的领域广泛,对于初学者或需要复习基础知识的人来说很有价值。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

【进阶】音频处理基础:使用Librosa

![【进阶】音频处理基础:使用Librosa](https://picx.zhimg.com/80/v2-a39e5c9bff1d920097341591ca8a2dfe_1440w.webp?source=1def8aca) # 2.1 Librosa库的安装和导入 Librosa库是一个用于音频处理的Python库。要安装Librosa库,请在命令行中输入以下命令: ``` pip install librosa ``` 安装完成后,可以通过以下方式导入Librosa库: ```python import librosa ``` 导入Librosa库后,就可以使用其提供的各种函数
recommend-type

设置ansible 开机自启

Ansible是一个强大的自动化运维工具,它可以用来配置和管理服务器。如果你想要在服务器启动时自动运行Ansible任务,通常会涉及到配置服务或守护进程。以下是使用Ansible设置开机自启的基本步骤: 1. **在主机上安装必要的软件**: 首先确保目标服务器上已经安装了Ansible和SSH(因为Ansible通常是通过SSH执行操作的)。如果需要,可以通过包管理器如apt、yum或zypper安装它们。 2. **编写Ansible playbook**: 创建一个YAML格式的playbook,其中包含`service`模块来管理服务。例如,你可以创建一个名为`setu
recommend-type

计算机基础知识试题与解析

"计算机基础知识试题及答案(二).doc" 这篇文档包含了计算机基础知识的多项选择题,涵盖了操作系统、硬件、数据表示、存储器、程序、病毒、计算机分类、语言等多个方面的知识。 1. 计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成,选项C正确。硬件包括计算机及其外部设备,而软件包括系统软件和应用软件。 2. 十六进制1000转换为十进制是4096,因此选项A正确。十六进制的1000相当于1*16^3 = 4096。 3. ENTER键是回车换行键,用于确认输入或换行,选项B正确。 4. DRAM(Dynamic Random Access Memory)是动态随机存取存储器,选项B正确,它需要周期性刷新来保持数据。 5. Bit是二进制位的简称,是计算机中数据的最小单位,选项A正确。 6. 汉字国标码GB2312-80规定每个汉字用两个字节表示,选项B正确。 7. 微机系统的开机顺序通常是先打开外部设备(如显示器、打印机等),再开启主机,选项D正确。 8. 使用高级语言编写的程序称为源程序,需要经过编译或解释才能执行,选项A正确。 9. 微机病毒是指人为设计的、具有破坏性的小程序,通常通过网络传播,选项D正确。 10. 运算器、控制器及内存的总称是CPU(Central Processing Unit),选项A正确。 11. U盘作为外存储器,断电后存储的信息不会丢失,选项A正确。 12. 财务管理软件属于应用软件,是为特定应用而开发的,选项D正确。 13. 计算机网络的最大好处是实现资源共享,选项C正确。 14. 个人计算机属于微机,选项D正确。 15. 微机唯一能直接识别和处理的语言是机器语言,它是计算机硬件可以直接执行的指令集,选项D正确。 16. 断电会丢失原存信息的存储器是半导体RAM(Random Access Memory),选项A正确。 17. 硬盘连同驱动器是一种外存储器,用于长期存储大量数据,选项B正确。 18. 在内存中,每个基本单位的唯一序号称为地址,选项B正确。 以上是对文档部分内容的详细解释,这些知识对于理解和操作计算机系统至关重要。