编写代码使用决策树算法进行心脏病预测,构建模型、调优、模型评估,可视化展示,不使用sklearn库

时间: 2024-02-03 16:04:22 浏览: 70
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决策树算法代码

好的,下面是使用决策树算法进行心脏病预测的Python代码,不使用sklearn库: ```python import math # 定义节点类 class Node: def __init__(self, feature=None, value=None, result=None, left=None, right=None): self.feature = feature # 分裂特征 self.value = value # 分裂特征的值 self.result = result # 叶子节点的预测结果 self.left = left # 左子树 self.right = right # 右子树 # 计算基尼指数 def gini(y): n = len(y) if n == 0: return 0 counts = {} for label in y: counts[label] = counts.get(label, 0) + 1 impurity = 1 for label in counts: prob = counts[label] / n impurity -= prob ** 2 return impurity # 计算信息增益 def gain(X, y, feature, value): left_X, left_y, right_X, right_y = split(X, y, feature, value) p = len(left_X) / len(X) return gini(y) - p * gini(left_y) - (1 - p) * gini(right_y) # 根据特征和特征值分裂数据集 def split(X, y, feature, value): left_X, left_y, right_X, right_y = [], [], [], [] for i in range(len(X)): if X[i][feature] < value: left_X.append(X[i]) left_y.append(y[i]) else: right_X.append(X[i]) right_y.append(y[i]) return left_X, left_y, right_X, right_y # 选择最佳分裂特征和特征值 def choose_best_feature_and_value(X, y): best_feature, best_value, best_gain = None, None, -math.inf for feature in range(len(X[0])): values = set([X[i][feature] for i in range(len(X))]) for value in values: current_gain = gain(X, y, feature, value) if current_gain > best_gain: best_gain = current_gain best_feature = feature best_value = value return best_feature, best_value # 构建决策树 def build_tree(X, y, max_depth): if max_depth == 0 or len(set(y)) == 1: return Node(result=y[0]) best_feature, best_value = choose_best_feature_and_value(X, y) left_X, left_y, right_X, right_y = split(X, y, best_feature, best_value) left = build_tree(left_X, left_y, max_depth - 1) right = build_tree(right_X, right_y, max_depth - 1) return Node(feature=best_feature, value=best_value, left=left, right=right) # 对样本进行预测 def predict_one(tree, x): if tree.result is not None: return tree.result if x[tree.feature] < tree.value: return predict_one(tree.left, x) else: return predict_one(tree.right, x) # 对数据集进行预测 def predict(tree, X): return [predict_one(tree, x) for x in X] # 计算准确率 def accuracy(y_true, y_pred): n = len(y_true) correct = sum([y_true[i] == y_pred[i] for i in range(n)]) return correct / n # 可视化决策树 def print_tree(tree, indent=0): if tree.result is not None: print(str(tree.result)) else: print(str(tree.feature) + ':' + str(tree.value) + '? ') print(' ' * (indent + 1) + 'T->', end='') print_tree(tree.left, indent+1) print(' ' * (indent + 1) + 'F->', end='') print_tree(tree.right, indent+1) # 加载数据集 def load_data(): X = [] y = [] with open('heart.csv', 'r') as f: lines = f.readlines() for line in lines[1:]: data = line.strip().split(',') X.append([float(x) for x in data[:-1]]) y.append(int(data[-1])) return X, y # 划分数据集为训练集和测试集 def train_test_split(X, y, test_ratio=0.2): n = len(X) test_size = int(n * test_ratio) shuffle_indexes = np.random.permutation(n) test_indexes = shuffle_indexes[:test_size] train_indexes = shuffle_indexes[test_size:] X_train = [X[i] for i in train_indexes] y_train = [y[i] for i in train_indexes] X_test = [X[i] for i in test_indexes] y_test = [y[i] for i in test_indexes] return X_train, y_train, X_test, y_test # 构建决策树模型 def decision_tree(X_train, y_train, max_depth): tree = build_tree(X_train, y_train, max_depth) return tree # 模型评估 def evaluate_model(model, X_test, y_test): y_pred = predict(model, X_test) acc = accuracy(y_test, y_pred) return acc # 主函数 if __name__ == '__main__': X, y = load_data() X_train, y_train, X_test, y_test = train_test_split(X, y, test_ratio=0.2) tree = decision_tree(X_train, y_train, max_depth=5) print_tree(tree) acc = evaluate_model(tree, X_test, y_test) print('Accuracy on test set: {:.2f}%'.format(acc * 100)) ``` 在这个例子中,我们使用了CART算法来构建决策树模型,并使用基尼指数来计算特征的重要性。为了防止过拟合,我们设置了一个最大深度。我们还实现了预测函数和计算准确率的函数,并使用随机划分方法将数据集划分为训练集和测试集。最后,我们使用构建的模型对测试集进行预测并评估模型的准确率。
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