基于Python实现的ID3决策树功能示例

本文实例讲述了基于Python实现的ID3决策树功能。分享给大家供大家参考,具体如下:

ID3算法是决策树的一种,它是基于奥卡姆剃刀原理的,即用尽量用较少的东西做更多的事。ID3算法,即Iterative Dichotomiser 3,迭代二叉树3代,是Ross Quinlan发明的一种决策树算法,这个算法的基础就是上面提到的奥卡姆剃刀原理,越是小型的决策树越优于大的决策树,尽管如此,也不总是生成最小的树型结构,而是一个启发式算法。

如下示例是一个判断海洋生物数据是否是鱼类而构建的基于ID3思想的决策树

# coding=utf-8
import operator
from math import log
import time
def createDataSet():
  dataSet = [[1, 1, 'yes'],
        [1, 1, 'yes'],
        [1, 0, 'no'],
        [0, 1, 'no'],
        [0, 1, 'no'],
        [0,0,'maybe']]
  labels = ['no surfaceing', 'flippers']
  return dataSet, labels
# 计算香农熵
def calcShannonEnt(dataSet):
  numEntries = len(dataSet)
  labelCounts = {}
  for feaVec in dataSet:
    currentLabel = feaVec[-1]
    if currentLabel not in labelCounts:
      labelCounts[currentLabel] = 0
    labelCounts[currentLabel] += 1
  shannonEnt = 0.0
  for key in labelCounts:
    prob = float(labelCounts[key]) / numEntries
    shannonEnt -= prob * log(prob, 2)
  return shannonEnt
def splitDataSet(dataSet, axis, value):
  retDataSet = []
  for featVec in dataSet:
    if featVec[axis] == value:
      reducedFeatVec = featVec[:axis]
      reducedFeatVec.extend(featVec[axis + 1:])
      retDataSet.append(reducedFeatVec)
  return retDataSet
def chooseBestFeatureToSplit(dataSet):
  numFeatures = len(dataSet[0]) - 1 # 因为数据集的最后一项是标签
  baseEntropy = calcShannonEnt(dataSet)
  bestInfoGain = 0.0
  bestFeature = -1
  for i in range(numFeatures):
    featList = [example[i] for example in dataSet]
    uniqueVals = set(featList)
    newEntropy = 0.0
    for value in uniqueVals:
      subDataSet = splitDataSet(dataSet, i, value)
      prob = len(subDataSet) / float(len(dataSet))
      newEntropy += prob * calcShannonEnt(subDataSet)
    infoGain = baseEntropy - newEntropy
    if infoGain > bestInfoGain:
      bestInfoGain = infoGain
      bestFeature = i
  return bestFeature
# 因为我们递归构建决策树是根据属性的消耗进行计算的,所以可能会存在最后属性用完了,但是分类
# 还是没有算完,这时候就会采用多数表决的方式计算节点分类
def majorityCnt(classList):
  classCount = {}
  for vote in classList:
    if vote not in classCount.keys():
      classCount[vote] = 0
    classCount[vote] += 1
  return max(classCount)
def createTree(dataSet, labels):
  classList = [example[-1] for example in dataSet]
  if classList.count(classList[0]) == len(classList): # 类别相同则停止划分
    return classList[0]
  if len(dataSet[0]) == 1: # 所有特征已经用完
    return majorityCnt(classList)
  bestFeat = chooseBestFeatureToSplit(dataSet)
  bestFeatLabel = labels[bestFeat]
  myTree = {bestFeatLabel: {}}
  del (labels[bestFeat])
  featValues = [example[bestFeat] for example in dataSet]
  uniqueVals = set(featValues)
  for value in uniqueVals:
    subLabels = labels[:] # 为了不改变原始列表的内容复制了一下
    myTree[bestFeatLabel][value] = createTree(splitDataSet(dataSet,
                                bestFeat, value), subLabels)
  return myTree
def main():
  data, label = createDataSet()
  t1 = time.clock()
  myTree = createTree(data, label)
  t2 = time.clock()
  print myTree
  print 'execute for ', t2 - t1
if __name__ == '__main__':
  main()

运行结果如下:

{'no surfaceing': {0: {'flippers': {0: 'maybe', 1: 'no'}}, 1: {'flippers': {0: 'no', 1: 'yes'}}}}
execute for 0.0103958394532

最后我们测试一下这个脚本即可,如果想把这个生成的决策树用图像画出来,也只是在需要在脚本里面定义一个plottree的函数即可。

更多关于Python相关内容感兴趣的读者可查看本站专题:《Python数据结构与算法教程》、《Python加密解密算法与技巧总结》、《Python编码操作技巧总结》、《Python函数使用技巧总结》、《Python字符串操作技巧汇总》及《Python入门与进阶经典教程》

希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

(0)

相关推荐

  • python编写分类决策树的代码

    决策树通常在机器学习中用于分类. 优点:计算复杂度不高,输出结果易于理解,对中间值缺失不敏感,可以处理不相关特征数据. 缺点:可能会产生过度匹配问题. 适用数据类型:数值型和标称型. 1.信息增益 划分数据集的目的是:将无序的数据变得更加有序.组织杂乱无章数据的一种方法就是使用信息论度量信息.通常采用信息增益,信息增益是指数据划分前后信息熵的减少值.信息越无序信息熵越大,获得信息增益最高的特征就是最好的选择. 熵定义为信息的期望,符号xi的信息定义为: 其中p(xi)为该分类的概率. 熵,即信息

  • python代码实现ID3决策树算法

    本文实例为大家分享了python实现ID3决策树算法的具体代码,供大家参考,具体内容如下 ''''' Created on Jan 30, 2015 @author: 史帅 ''' from math import log import operator import re def fileToDataSet(fileName): ''''' 此方法功能是:从文件中读取样本集数据,样本数据的格式为:数据以空白字符分割,最后一列为类标签 参数: fileName:存放样本集数据的文件路径 返回值:

  • python机器学习之决策树分类详解

    决策树分类与上一篇博客k近邻分类的最大的区别就在于,k近邻是没有训练过程的,而决策树是通过对训练数据进行分析,从而构造决策树,通过决策树来对测试数据进行分类,同样是属于监督学习的范畴.决策树的结果类似如下图: 图中方形方框代表叶节点,带圆边的方框代表决策节点,决策节点与叶节点的不同之处就是决策节点还需要通过判断该节点的状态来进一步分类. 那么如何通过训练数据来得到这样的决策树呢? 这里涉及要信息论中一个很重要的信息度量方式,香农熵.通过香农熵可以计算信息增益. 香农熵的计算公式如下: p(xi)

  • python实现决策树分类算法

    本文实例为大家分享了python实现决策树分类算法的具体代码,供大家参考,具体内容如下 1.概述 决策树(decision tree)--是一种被广泛使用的分类算法. 相比贝叶斯算法,决策树的优势在于构造过程不需要任何领域知识或参数设置 在实际应用中,对于探测式的知识发现,决策树更加适用. 2.算法思想 通俗来说,决策树分类的思想类似于找对象.现想象一个女孩的母亲要给这个女孩介绍男朋友,于是有了下面的对话: 女儿:多大年纪了? 母亲:26. 女儿:长的帅不帅? 母亲:挺帅的. 女儿:收入高不?

  • Python机器学习之决策树算法

    一.决策树原理 决策树是用样本的属性作为结点,用属性的取值作为分支的树结构. 决策树的根结点是所有样本中信息量最大的属性.树的中间结点是该结点为根的子树所包含的样本子集中信息量最大的属性.决策树的叶结点是样本的类别值.决策树是一种知识表示形式,它是对所有样本数据的高度概括决策树能准确地识别所有样本的类别,也能有效地识别新样本的类别. 决策树算法ID3的基本思想: 首先找出最有判别力的属性,把样例分成多个子集,每个子集又选择最有判别力的属性进行划分,一直进行到所有子集仅包含同一类型的数据为止.最后

  • python决策树之CART分类回归树详解

    决策树之CART(分类回归树)详解,具体内容如下 1.CART分类回归树简介   CART分类回归树是一种典型的二叉决策树,可以处理连续型变量和离散型变量.如果待预测分类是离散型数据,则CART生成分类决策树:如果待预测分类是连续型数据,则CART生成回归决策树.数据对象的条件属性为离散型或连续型,并不是区别分类树与回归树的标准,例如表1中,数据对象xi的属性A.B为离散型或连续型,并是不区别分类树与回归树的标准. 表1 2.CART分类回归树分裂属性的选择   2.1 CART分类树--待预测

  • python利用sklearn包编写决策树源代码

    本文实例为大家分享了python编写决策树源代码,供大家参考,具体内容如下 因为最近实习的需要,所以用python里的sklearn包重新写了一次决策树. 工具:sklearn,将dot文件转化为pdf格式(是为了将形成的决策树可视化)graphviz-2.38,下载解压之后将其中的bin文件的目录添加进环境变量 源代码如下: from sklearn.feature_extraction import DictVectorizer import csv from sklearn import

  • python实现决策树C4.5算法详解(在ID3基础上改进)

    一.概论 C4.5主要是在ID3的基础上改进,ID3选择(属性)树节点是选择信息增益值最大的属性作为节点.而C4.5引入了新概念"信息增益率",C4.5是选择信息增益率最大的属性作为树节点. 二.信息增益 以上公式是求信息增益率(ID3的知识点) 三.信息增益率 信息增益率是在求出信息增益值在除以. 例如下面公式为求属性为"outlook"的值: 四.C4.5的完整代码 from numpy import * from scipy import * from mat

  • 机器学习python实战之决策树

    决策树原理:从数据集中找出决定性的特征对数据集进行迭代划分,直到某个分支下的数据都属于同一类型,或者已经遍历了所有划分数据集的特征,停止决策树算法. 每次划分数据集的特征都有很多,那么我们怎么来选择到底根据哪一个特征划分数据集呢?这里我们需要引入信息增益和信息熵的概念. 一.信息增益 划分数据集的原则是:将无序的数据变的有序.在划分数据集之前之后信息发生的变化称为信息增益.知道如何计算信息增益,我们就可以计算根据每个特征划分数据集获得的信息增益,选择信息增益最高的特征就是最好的选择.首先我们先来

  • 基于ID3决策树算法的实现(Python版)

    实例如下: # -*- coding:utf-8 -*- from numpy import * import numpy as np import pandas as pd from math import log import operator #计算数据集的香农熵 def calcShannonEnt(dataSet): numEntries=len(dataSet) labelCounts={} #给所有可能分类创建字典 for featVec in dataSet: currentLa

随机推荐