python实现cart回归树

时间: 2023-12-04 13:04:40 浏览: 31
CART(Classification and Regression Tree)回归树是一种常用的决策树算法,它在每个节点进行二分,既可以用于分类问题又可以用于回归问题。 下面是一个简单的Python实现CART回归树的示例代码: ```python import numpy as np class CARTRegressionTree: def __init__(self, max_depth=5, min_samples_split=2): self.max_depth = max_depth self.min_samples_split = min_samples_split self.tree = None def fit(self, X, y): self.tree = self.build_tree(X, y, depth=1) def build_tree(self, X, y, depth): n_samples, n_features = X.shape if n_samples >= self.min_samples_split and depth <= self.max_depth: best_feature, best_threshold = self.get_best_split(X, y) if best_feature is not None and best_threshold is not None: left_X, left_y, right_X, right_y = self.split(X, y, best_feature, best_threshold) left_tree = self.build_tree(left_X, left_y, depth+1) right_tree = self.build_tree(right_X, right_y, depth+1) return {"feature": best_feature, "threshold": best_threshold, "left": left_tree, "right": right_tree} leaf_value = self.get_leaf_value(y) return {"leaf_value": leaf_value} def get_best_split(self, X, y): best_gain = -float("inf") best_feature = best_threshold = None n_samples, n_features = X.shape for feature in range(n_features): thresholds = np.unique(X[:, feature]) for threshold in thresholds: left_y = y[X[:, feature] <= threshold] right_y = y[X[:, feature] > threshold] if len(left_y) > 0 and len(right_y) > 0: gain = self.get_gain(y, left_y, right_y) if gain > best_gain: best_gain = gain best_feature = feature best_threshold = threshold return best_feature, best_threshold def get_gain(self, parent, left, right): weighted_mean = len(left)/len(parent) * np.mean(left) + len(right)/len(parent) * np.mean(right) return np.sum((parent - weighted_mean)**2) - np.sum((left - np.mean(left))**2) - np.sum((right - np.mean(right))**2) def split(self, X, y, feature, threshold): left_X = X[X[:, feature] <= threshold] left_y = y[X[:, feature] <= threshold] right_X = X[X[:, feature] > threshold] right_y = y[X[:, feature] > threshold] return left_X, left_y, right_X, right_y def get_leaf_value(self, y): return np.mean(y) def predict(self, X): return np.array([self.predict_one(x, self.tree) for x in X]) def predict_one(self, x, tree): if "leaf_value" in tree: return tree["leaf_value"] if x[tree["feature"]] <= tree["threshold"]: return self.predict_one(x, tree["left"]) else: return self.predict_one(x, tree["right"]) ``` 其中,`max_depth`和`min_samples_split`是控制树的深度和最小分割样本数的超参数,`fit`方法用于训练模型,`predict`方法用于预测新样本。具体实现细节可以参考代码注释。

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