决策树id3代码c++

时间: 2024-02-04 22:01:08 浏览: 28
决策树ID3算法是一种经典的机器学习算法,用于构建分类决策树。下面是一个简化的ID3算法的C代码实现。 首先,需要定义一个节点结构体,用于表示决策树的每个节点的属性。 ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> typedef struct node { int is_leaf; // 是否是叶子节点 int label; // 叶子节点的类别标签 int feature; // 当前节点的划分特征 char value[20]; // 当前节点划分特征的取值 struct node** children; // 当前节点的子节点 } Node; ``` 接下来,实现一个函数用于计算数据集的熵。 ``` // 计算数据集的熵 double calc_entropy(int* labels, int num_examples) { int i; double entropy = 0.0; int count[10] = {0}; // 假设类别标签的取值为0~9 for (i = 0; i < num_examples; i++) { count[labels[i]]++; } for (i = 0; i < 10; i++) { if (count[i] > 0) { double prob = (double) count[i] / num_examples; entropy -= prob * log2(prob); } } return entropy; } ``` 接下来,实现主要的ID3算法过程,包括选择最佳划分特征、计算信息增益、递归构建决策树的子树等。 ``` // 选择最佳特征 int choose_best_feature(int** features, int* labels, int num_examples, int num_features) { double min_entropy = INFINITY; int best_feature = -1; int i, j; double base_entropy = calc_entropy(labels, num_examples); for (i = 0; i < num_features; i++) { double new_entropy = 0.0; int* counts = (int*) calloc(10, sizeof(int)); // 假设特征的取值为0~9 // 根据特征的取值对数据进行划分,并统计类别标签的数量 for (j = 0; j < num_examples; j++) { counts[features[j][i]]++; } // 根据特征的不同取值计算新的熵 for (j = 0; j < 10; j++) { int count = counts[j]; int k; if (count > 0) { double prob = (double) count / num_examples; int* new_labels = (int*) calloc(count, sizeof(int)); int index = 0; // 从原始数据集中筛选符合特征取值的样本 for (k = 0; k < num_examples; k++) { if (features[k][i] == j) { new_labels[index] = labels[k]; index++; } } double subset_entropy = calc_entropy(new_labels, count); new_entropy += prob * subset_entropy; free(new_labels); } } // 计算信息增益,选择熵减最大的特征作为最佳划分特征 double info_gain = base_entropy - new_entropy; if (info_gain < min_entropy) { min_entropy = info_gain; best_feature = i; } free(counts); } return best_feature; } // 构建决策树 Node* build_tree(int** features, int* labels, int num_examples, int num_features) { Node* root = (Node*) malloc(sizeof(Node)); root->is_leaf = 0; // 如果所有样本都属于同一类别,则直接作为叶子节点返回 int all_same = 1; int i; for (i = 1; i < num_examples; i++) { if (labels[i] != labels[i - 1]) { all_same = 0; break; } } if (all_same) { root->is_leaf = 1; root->label = labels[0]; return root; } // 如果所有特征都已经用完,则选择样本数最多的类别作为叶子节点返回 if (num_features == 0) { root->is_leaf = 1; int max_count = 0; int max_label = -1; int* counts = (int*) calloc(10, sizeof(int)); // 假设类别标签的取值为0~9 for (i = 0; i < num_examples; i++) { counts[labels[i]]++; } for (i = 0; i < 10; i++) { if (counts[i] > max_count) { max_count = counts[i]; max_label = i; } } root->label = max_label; free(counts); return root; } // 选择最佳划分特征 int best_feature = choose_best_feature(features, labels, num_examples, num_features); root->feature = best_feature; root->children = (Node**) malloc(10 * sizeof(Node*)); // 假设特征的取值为0~9 // 根据最佳划分特征的不同取值递归构建子树 for (i = 0; i < 10; i++) { int count = 0; int** new_features = (int**) malloc(num_examples * sizeof(int*)); int* new_labels = (int*) malloc(num_examples * sizeof(int)); int j; for (j = 0; j < num_examples; j++) { if (features[j][best_feature] == i) { new_features[count] = (int*) malloc((num_features - 1) * sizeof(int)); memcpy(new_features[count], features[j], best_feature * sizeof(int)); memcpy(new_features[count] + best_feature, features[j] + best_feature + 1, (num_features - best_feature - 1) * sizeof(int)); new_labels[count] = labels[j]; count++; } } if (count > 0) { root->children[i] = build_tree(new_features, new_labels, count, num_features - 1); } else { root->children[i] = (Node*) malloc(sizeof(Node)); root->children[i]->is_leaf = 1; int max_count = 0; int max_label = -1; int* counts = (int*) calloc(10, sizeof(int)); // 假设类别标签的取值为0~9 for (j = 0; j < num_examples; j++) { counts[labels[j]]++; } for (j = 0; j < 10; j++) { if (counts[j] > max_count) { max_count = counts[j]; max_label = j; } } root->children[i]->label = max_label; free(counts); } free(new_features); free(new_labels); } return root; } ``` 以上是决策树ID3算法的C代码实现,可以根据实际问题进行调整和扩展。在实际应用中,还需要考虑特征的选择、剪枝等问题,以提高决策树的性能和泛化能力。

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