编程实现基于基尼指数进行划分选择的决策树算法

时间: 2023-10-20 18:05:49 浏览: 126
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python 决策树算法的实现

决策树算法是一种常见的机器学习算法,用于分类和回归问题。其中,基于基尼指数进行划分选择是决策树算法中的一种常见方法。 以下是一个基于基尼指数进行划分选择的决策树算法的 Python 实现: ```python import numpy as np from collections import Counter class DecisionTree: def __init__(self, max_depth=None): self.max_depth = max_depth def fit(self, X, y): self.n_classes_ = len(set(y)) self.n_features_ = X.shape[1] self.tree_ = self._grow_tree(X, y) def predict(self, X): return [self._predict(inputs) for inputs in X] def _gini(self, y): """计算基尼指数""" return 1 - sum((np.sum(y == c) / y.size) ** 2 for c in range(self.n_classes_)) def _best_split(self, X, y): """找到最佳的分割点""" best_gini = np.inf best_feature, best_threshold = None, None for feature in range(self.n_features_): thresholds = np.unique(X[:, feature]) for threshold in thresholds: gini = self._gini(y[X[:, feature] < threshold]) + self._gini(y[X[:, feature] >= threshold]) if gini < best_gini: best_gini = gini best_feature = feature best_threshold = threshold return best_feature, best_threshold def _grow_tree(self, X, y, depth=0): """递归地构建决策树""" count = Counter(y) if len(count) == 1: return next(iter(count)) if depth == self.max_depth: return max(count, key=count.get) feature, threshold = self._best_split(X, y) indices_left = X[:, feature] < threshold X_left, y_left = X[indices_left], y[indices_left] X_right, y_right = X[~indices_left], y[~indices_left] subtree = {f'{feature} < {threshold}': []} subtree[f'{feature} < {threshold}'].append(self._grow_tree(X_left, y_left, depth + 1)) subtree[f'{feature} >= {threshold}'] = self._grow_tree(X_right, y_right, depth + 1) return subtree def _predict(self, inputs): """递归地预测输入的类别""" tree = self.tree_ while isinstance(tree, dict): feature, threshold = list(tree.keys())[0].split(' ') if inputs[int(feature)] < float(threshold): tree = tree[list(tree.keys())[0]][0] else: tree = tree[list(tree.keys())[0]][1] return tree ``` 在上面的代码中,`_gini` 函数用于计算基尼指数,`_best_split` 函数用于找到最佳的分割点,`_grow_tree` 函数用于递归地构建决策树,`_predict` 函数用于递归地预测输入的类别。在 `fit` 函数中,我们将数据集 X 和标签 y 作为参数,得到一个决策树模型。在 `predict` 函数中,我们将输入的数据集 X 作为参数,返回预测的类别。 你可以使用以下代码来测试上述实现的决策树算法: ```python from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import accuracy_score X, y = load_iris(return_X_y=True) X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) clf = DecisionTree(max_depth=3) clf.fit(X_train, y_train) y_pred = clf.predict(X_test) print(f'Accuracy: {accuracy_score(y_test, y_pred)}') ``` 上述代码将 load_iris 函数加载的鸢尾花数据集分为训练集和测试集,然后使用 DecisionTree 类来训练和预测。最后,我们计算了预测的准确率。
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