给出python实现决策树算法的代码,不调用sklearn库,对鸢尾花数据集分类,实现结果可视化

时间: 2024-05-08 11:19:00 浏览: 13
以下是Python实现决策树算法的代码,不调用sklearn库,并对鸢尾花数据集进行分类并可视化结果。 ```python import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt # 读取数据 data = pd.read_csv('iris.csv') X = data.iloc[:, :-1].values y = data.iloc[:, -1].values # 决策树节点类 class DecisionNode: def __init__(self, feature_idx=None, threshold=None, left=None, right=None, result=None): self.feature_idx = feature_idx # 特征索引 self.threshold = threshold # 阈值 self.left = left # 左子节点 self.right = right # 右子节点 self.result = result # 叶子节点的类别 # 计算数据集的基尼系数 def calculate_gini(y): classes = np.unique(y) n = len(y) gini = 1 for cls in classes: p = len(y[y == cls]) / n gini -= p ** 2 return gini # 根据特征和阈值对数据集进行分类 def split_data(X, y, feature_idx, threshold): left_idxs = np.where(X[:, feature_idx] <= threshold)[0] right_idxs = np.where(X[:, feature_idx] > threshold)[0] left_X, left_y = X[left_idxs], y[left_idxs] right_X, right_y = X[right_idxs], y[right_idxs] return left_X, left_y, right_X, right_y # 根据基尼系数选择最优切分特征和阈值 def select_split(X, y): best_gini = float('inf') best_feature_idx = None best_threshold = None for feature_idx in range(X.shape[1]): feature_values = np.unique(X[:, feature_idx]) for threshold in feature_values: left_X, left_y, right_X, right_y = split_data(X, y, feature_idx, threshold) gini = len(left_y) / len(y) * calculate_gini(left_y) + len(right_y) / len(y) * calculate_gini(right_y) if gini < best_gini: best_gini = gini best_feature_idx = feature_idx best_threshold = threshold return best_feature_idx, best_threshold # 构建决策树 def build_tree(X, y): if len(np.unique(y)) == 1: # 只有一个类别,返回叶子节点 return DecisionNode(result=y[0]) feature_idx, threshold = select_split(X, y) left_X, left_y, right_X, right_y = split_data(X, y, feature_idx, threshold) left_tree = build_tree(left_X, left_y) right_tree = build_tree(right_X, right_y) return DecisionNode(feature_idx=feature_idx, threshold=threshold, left=left_tree, right=right_tree) # 预测单个样本的类别 def predict_sample(tree, sample): if tree.result is not None: return tree.result if sample[tree.feature_idx] <= tree.threshold: return predict_sample(tree.left, sample) else: return predict_sample(tree.right, sample) # 预测整个数据集的类别 def predict(tree, X): n = X.shape[0] y_pred = np.empty(n) for i in range(n): y_pred[i] = predict_sample(tree, X[i]) return y_pred # 可视化分类结果 def plot(X, y_true, y_pred): plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1], c=y_true) plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1], c=y_pred, marker='x', cmap='tab10') plt.xlabel('Sepal length') plt.ylabel('Sepal width') plt.title('Iris data classification') plt.show() # 划分训练集和测试集 np.random.seed(2021) shuffle_idx = np.random.permutation(X.shape[0]) X = X[shuffle_idx] y = y[shuffle_idx] split_idx = int(0.7 * X.shape[0]) X_train, y_train = X[:split_idx], y[:split_idx] X_test, y_test = X[split_idx:], y[split_idx:] # 构建决策树 tree = build_tree(X_train, y_train) # 预测并可视化结果 y_train_pred = predict(tree, X_train) y_test_pred = predict(tree, X_test) plot(X_train, y_train, y_train_pred) plot(X_test, y_test, y_test_pred) ``` 运行该代码会对鸢尾花数据集进行分类,并可视化结果。

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