用c++实现以下代码:分类使用的数据集为iris数据集,数据集描述信息和数据集划分信息如下: iris数据集包含3类别的数据,每类有50个样本,即整个数据集包含150个样本。训练集:从iris数据集随机选取50%作为训练集,即75个训练样本;测试集:iris数据集中剩余的50%作为测试集,即75个测试样本。 要求:编写决策树程序,使用决策树方法在上述数据进行训练测试,并给出测试结果。 注1:需要给出评价指标的测试结果:整体精度OA和类别平均精度AA。 Overall Accuracy = 各类被预测对了的样本数量的累加/预测样本总数; Average Accuracy = 各类预测的精度相加/类别数。

时间: 2024-03-03 18:51:52 浏览: 96
好的,这是一个比较复杂的任务,需要用到一些C++的基础知识和机器学习算法知识。以下是一个基于C++的决策树实现代码的框架,你可以参考这个框架,根据具体需求进行修改和完善。 ```c++ #include <iostream> #include <fstream> #include <vector> #include <map> #include <cmath> #include <cstdlib> #include <ctime> using namespace std; // 定义数据结构 struct Sample { vector<double> features; // 特征 int label; // 标签 }; // 定义决策树节点结构 struct TreeNode { int featureIndex; // 选择的特征的下标 vector<TreeNode*> children; // 子节点 int label; // 叶子节点的标签 }; // 定义读取数据的函数 vector<Sample> readData(string filename) { vector<Sample> samples; ifstream fin(filename); double feature; while (fin >> feature) { Sample sample; sample.features.push_back(feature); for (int i = 1; i < 4; i++) { fin >> feature; sample.features.push_back(feature); } fin >> sample.label; samples.push_back(sample); } fin.close(); return samples; } // 定义划分数据集的函数 vector<vector<Sample>> splitData(vector<Sample> samples, double ratio) { vector<vector<Sample>> result(2); int trainSize = samples.size() * ratio; for (int i = 0; i < trainSize; i++) { int index = rand() % samples.size(); result[0].push_back(samples[index]); samples.erase(samples.begin() + index); } result[1] = samples; return result; } // 定义计算熵的函数 double calcEntropy(vector<Sample> samples) { map<int, int> labelCount; for (int i = 0; i < samples.size(); i++) { labelCount[samples[i].label]++; } double entropy = 0; for (auto it = labelCount.begin(); it != labelCount.end(); it++) { double p = (double)it->second / samples.size(); entropy -= p * log2(p); } return entropy; } // 定义计算信息增益的函数 double calcInfoGain(vector<Sample> samples, int featureIndex, double baseEntropy) { map<double, vector<Sample>> featureSamples; for (int i = 0; i < samples.size(); i++) { featureSamples[samples[i].features[featureIndex]].push_back(samples[i]); } double newEntropy = 0; for (auto it = featureSamples.begin(); it != featureSamples.end(); it++) { double p = (double)it->second.size() / samples.size(); newEntropy += p * calcEntropy(it->second); } return baseEntropy - newEntropy; } // 定义选择最优特征的函数 int chooseBestFeature(vector<Sample> samples) { double baseEntropy = calcEntropy(samples); double maxInfoGain = 0; int bestFeatureIndex = 0; for (int i = 0; i < samples[0].features.size(); i++) { double infoGain = calcInfoGain(samples, i, baseEntropy); if (infoGain > maxInfoGain) { maxInfoGain = infoGain; bestFeatureIndex = i; } } return bestFeatureIndex; } // 定义创建决策树的函数 TreeNode* createDecisionTree(vector<Sample> samples, int maxDepth) { // 如果样本都属于同一个类别,则返回叶子节点 int labelCount = 0; for (int i = 0; i < samples.size(); i++) { if (samples[i].label == samples[0].label) { labelCount++; } } if (labelCount == samples.size()) { TreeNode* node = new TreeNode(); node->label = samples[0].label; return node; } // 如果没有特征可用或者达到最大深度,则返回叶子节点 if (samples[0].features.size() == 0 || maxDepth == 0) { TreeNode* node = new TreeNode(); node->label = samples[0].label; return node; } // 选择最优特征划分数据集 int bestFeatureIndex = chooseBestFeature(samples); TreeNode* node = new TreeNode(); node->featureIndex = bestFeatureIndex; map<double, vector<Sample>> featureSamples; for (int i = 0; i < samples.size(); i++) { featureSamples[samples[i].features[bestFeatureIndex]].push_back(samples[i]); } // 递归创建子节点 for (auto it = featureSamples.begin(); it != featureSamples.end(); it++) { TreeNode* child = createDecisionTree(it->second, maxDepth - 1); node->children.push_back(child); } return node; } // 定义预测样本标签的函数 int predict(TreeNode* node, Sample sample) { if (node->children.empty()) { return node->label; } int featureValue = sample.features[node->featureIndex]; for (int i = 0; i < node->children.size(); i++) { if (node->children[i]->label == featureValue) { return predict(node->children[i], sample); } } } // 定义计算整体精度和类别平均精度的函数 void evaluate(vector<Sample> testSamples, TreeNode* tree, double& overallAccuracy, double& averageAccuracy) { map<int, int> labelCount; map<int, int> correctCount; for (int i = 0; i < testSamples.size(); i++) { int label = testSamples[i].label; labelCount[label]++; int predictLabel = predict(tree, testSamples[i]); if (predictLabel == label) { correctCount[label]++; } } overallAccuracy = 0; averageAccuracy = 0; int classCount = labelCount.size(); for (auto it = labelCount.begin(); it != labelCount.end(); it++) { int label = it->first; int count = it->second; double accuracy = (double)correctCount[label] / count; overallAccuracy += accuracy; averageAccuracy += accuracy / classCount; } overallAccuracy /= testSamples.size(); } int main() { srand(time(NULL)); // 读取数据 vector<Sample> samples = readData("iris.data"); // 划分数据集 vector<vector<Sample>> data = splitData(samples, 0.5); vector<Sample> trainSamples = data[0]; vector<Sample> testSamples = data[1]; // 创建决策树 TreeNode* tree = createDecisionTree(trainSamples, 5); // 评估决策树 double overallAccuracy, averageAccuracy; evaluate(testSamples, tree, overallAccuracy, averageAccuracy); cout << "Overall Accuracy: " << overallAccuracy << endl; cout << "Average Accuracy: " << averageAccuracy << endl; // 释放内存 // ... return 0; } ``` 这个代码框架包含了读取数据、划分数据、计算熵和信息增益、选择最优特征、创建决策树、预测样本标签和计算评估指标等基本功能。你可以根据具体需求进行修改和完善。
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