根据以下数据集,采用信息熵增益求出用于构建ID3决策树的最优特征.
时间: 2024-03-30 07:34:51 浏览: 51
利用ID3算法建立决策树的研究
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为了使用信息熵增益选择最优特征,需要先计算每个特征的信息熵及其条件熵,然后计算信息熵增益。下面是一个示例数据集:
| 特征A | 特征B | 特征C | 类别 |
| :----: | :----: | :----: | :----: |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
首先,计算类别的信息熵:
$$
H(D)=-\frac{3}{6}\log_2\frac{3}{6}-\frac{3}{6}\log_2\frac{3}{6}=1
$$
然后,计算特征A的信息熵和条件熵:
$$
H(A)=-\frac{4}{6}\log_2\frac{4}{6}-\frac{2}{6}\log_2\frac{2}{6}\approx0.918
$$
$$
H(D|A)=\frac{4}{6}H(D_1)+\frac{2}{6}H(D_2)=-\frac{4}{6}\log_2\frac{4}{4}-\frac{0}{6}\log_2\frac{0}{4}-\frac{2}{6}\log_2\frac{2}{2}-\frac{0}{6}\log_2\frac{0}{2}=0
$$
其中,$D_1$表示特征A=1的样本集合,$D_2$表示特征A=0的样本集合。
接着,计算特征B的信息熵和条件熵:
$$
H(B)=-\frac{3}{6}\log_2\frac{3}{6}-\frac{3}{6}\log_2\frac{3}{6}=1
$$
$$
H(D|B)=\frac{3}{6}H(D_1)+\frac{3}{6}H(D_2)=-\frac{2}{3}\log_2\frac{2}{3}-\frac{1}{3}\log_2\frac{1}{3}-\frac{1}{3}\log_2\frac{1}{3}-\frac{2}{3}\log_2\frac{2}{3}\approx0.918
$$
其中,$D_1$表示特征B=1的样本集合,$D_2$表示特征B=0的样本集合。
最后,计算特征C的信息熵和条件熵:
$$
H(C)=-\frac{3}{6}\log_2\frac{3}{6}-\frac{3}{6}\log_2\frac{3}{6}=1
$$
$$
H(D|C)=\frac{2}{6}H(D_1)+\frac{2}{6}H(D_2)+\frac{1}{6}H(D_3)+\frac{1}{6}H(D_4)=-\frac{1}{2}\log_2\frac{1}{2}-\frac{1}{2}\log_2\frac{1}{2}-\frac{1}{2}\log_2\frac{1}{2}-\frac{1}{2}\log_2\frac{1}{2}=1
$$
其中,$D_1$表示特征C=1且类别为1的样本集合,$D_2$表示特征C=1且类别为0的样本集合,$D_3$表示特征C=0且类别为1的样本集合,$D_4$表示特征C=0且类别为0的样本集合。
因此,信息熵增益为:
$$
Gain(A)=H(D)-H(D|A)\approx1-0=1
$$
$$
Gain(B)=H(D)-H(D|B)\approx1-0.918=0.082
$$
$$
Gain(C)=H(D)-H(D|C)\approx1-1=0
$$
因此,特征A是用于构建ID3决策树的最优特征。
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