python实现ID3

时间: 2023-12-04 10:55:14 浏览: 31
ID3(Iterative Dichotomizer 3)算法是一种基于信息增益的决策树算法,用于分类和回归问题。下面是Python实现ID3算法的步骤: 1. 导入必要的库: ```python import pandas as pd import numpy as np import math ``` 2. 定义计算信息熵的函数: ```python def entropy(target_col): elements, counts = np.unique(target_col, return_counts=True) entropy = np.sum([(-counts[i]/np.sum(counts)) * np.log2(counts[i]/np.sum(counts)) for i in range(len(elements))]) return entropy ``` 3. 定义计算信息增益的函数: ```python def info_gain(data, split_attribute_name, target_name="class"): total_entropy = entropy(data[target_name]) vals, counts = np.unique(data[split_attribute_name], return_counts=True) weighted_entropy = np.sum([(counts[i]/np.sum(counts)) * entropy(data.where(data[split_attribute_name]==vals[i]).dropna()[target_name]) for i in range(len(vals))]) information_gain = total_entropy - weighted_entropy return information_gain ``` 4. 定义获取最大信息增益的属性函数: ```python def get_best_attribute(data): info_gains = [] for feature in data.columns[:-1]: info_gains.append(info_gain(data, feature)) best_feature_index = np.argmax(info_gains) best_feature = data.columns[best_feature_index] return best_feature ``` 5. 定义ID3算法函数: ```python def id3(data, original_data, features, target_attribute_name="class", parent_node_class=None): if len(np.unique(data[target_attribute_name])) <= 1: return np.unique(data[target_attribute_name])[0] elif len(data)==0: return np.unique(original_data[target_attribute_name])[np.argmax(np.unique(original_data[target_attribute_name], return_counts=True)[1])] elif len(features) == 0: return parent_node_class else: parent_node_class = np.unique(data[target_attribute_name])[np.argmax(np.unique(data[target_attribute_name], return_counts=True)[1])] best_feature = get_best_attribute(data) tree = {best_feature:{}} features = [i for i in features if i != best_feature] for value in np.unique(data[best_feature]): sub_data = data.where(data[best_feature] == value).dropna() subtree = id3(sub_data, data, features, target_attribute_name, parent_node_class) tree[best_feature][value] = subtree return(tree) ``` 6. 定义预测函数: ```python def predict(query, tree, default = 'default'): for key in list(query.keys()): if key in list(tree.keys()): try: result = tree[key][query[key]] except: return default result = tree[key][query[key]] if isinstance(result, dict): return predict(query, result) else: return result ``` 使用ID3算法构建决策树并预测样本的示例代码: ```python data = pd.read_csv('example_data.csv') features = list(data.columns[:-1]) tree = id3(data, data, features) query = {'A': 1, 'B': 1, 'C': 0} print(predict(query, tree)) ``` 以上就是使用Python实现ID3算法的步骤,可以用于分类和回归问题的决策树构建和预测。

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