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23. 请你说说决策树

回答思路

概念

决策树是一种有监督的机器学习算法,该方法可以用于解决分类和回归问题。

决策树可以简单地理解为达到某一特定结果的一系列决策。思考逻辑上,就像一连串的if-else,如果满足xx特征,则归为xx类别,否则则归为yy类别。(可以参考周志华老师《机器学习》里挑西瓜的案例)

这其中的关键,就是如何选取特征。一棵树能选取的特征往往有限,限制了模型的性能。因此就有了随机森林。

特征选择

特征选择决定了使用哪些特征来做判断。在训练数据集中,每个样本的属性可能有很多个,不同属性的作用有大有小。因而特征选择的作用就是筛选出跟分类结果相关性较高的特征,也就是分类能力较强的特征。

在特征选择中通常使用的准则是:熵
其中 c_k表示集合D中属于第k类样本的样本子集。

ID3算法

ID3是最早提出的决策树算法,他就是利用信息增益来选择特征的,它表示得知特征A的信息而使得样本集合不确定性减少的程度。
条件熵
信息增益=信息熵-条件熵

C4.5算法

是ID3的改进版,不是直接使用信息增益,而是引入“信息增益比”指标作为特征的选择依据。

ART(Classification and Regression Tree)

这种算法即可以用于分类,也可以用于回归问题。CART算法使用了基尼系数取代了信息熵模型。

优缺点

优点

决策树易于理解和解释,可以可视化分析,容易提取出规则;

可以同时处理标称型和数值型数据;

比较适合处理有缺失属性的样本;

能够处理不相关的特征;

测试数据集时,运行速度比较快;

在相对短的时间内能够对大型数据源做出可行且效果良好的结果。

缺点

容易发生过拟合(随机森林可以很大程度上减少过拟合);

容易忽略数据集中属性的相互关联;

对于那些各类别样本数量不一致的数据,在决策树中,进行属性划分时,不同的判定准则会带来不同的属性选择倾向。

代码实现

 sklearn提供了各种经典决策树的接口>>> from sklearn import tree >>> X = [[0, 0], [1, 1]] >>> Y = [0, 1] >>> clf = tree.DecisionTreeClassifier() >>> clf = clf.fit(X, Y)1   模型可以用来预测样本的类别: >>> clf.predict([[2., 2.]]) array([1])  预测每个类的概率,在叶片上同一类的训练样本的分数>>> clf.predict_proba([[2., 2.]]) array([[ 0.,  1.]])

上一题