python實(shí)現(xiàn)決策樹(shù)ID3算法的示例代碼
在周志華的西瓜書(shū)和李航的統(tǒng)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)中對(duì)決策樹(shù)ID3算法都有很詳細(xì)的解釋?zhuān)绾螌?shí)現(xiàn)呢?核心點(diǎn)有如下幾個(gè)步驟
step1:計(jì)算香農(nóng)熵
from math import log
import operator
# 計(jì)算香農(nóng)熵
def calculate_entropy(data):
label_counts = {}
for feature_data in data:
laber = feature_data[-1] # 最后一行是laber
if laber not in label_counts.keys():
label_counts[laber] = 0
label_counts[laber] += 1
count = len(data)
entropy = 0.0
for key in label_counts:
prob = float(label_counts[key]) / count
entropy -= prob * log(prob, 2)
return entropy
step2.計(jì)算某個(gè)feature的信息增益的方法
# 計(jì)算某個(gè)feature的信息增益
# index:要計(jì)算信息增益的feature 對(duì)應(yīng)的在data 的第幾列
# data 的香農(nóng)熵
def calculate_relative_entropy(data, index, entropy):
feat_list = [number[index] for number in data] # 得到某個(gè)特征下所有值(某列)
uniqual_vals = set(feat_list)
new_entropy = 0
for value in uniqual_vals:
sub_data = split_data(data, index, value)
prob = len(sub_data) / float(len(data))
new_entropy += prob * calculate_entropy(sub_data) # 對(duì)各子集香農(nóng)熵求和
relative_entropy = entropy - new_entropy # 計(jì)算信息增益
return relative_entropy
step3.選擇最大信息增益的feature
# 選擇最大信息增益的feature
def choose_max_relative_entropy(data):
num_feature = len(data[0]) - 1
base_entropy = calculate_entropy(data)#香農(nóng)熵
best_infor_gain = 0
best_feature = -1
for i in range(num_feature):
info_gain=calculate_relative_entropy(data, i, base_entropy)
#最大信息增益
if (info_gain > best_infor_gain):
best_infor_gain = info_gain
best_feature = i
return best_feature
step4.構(gòu)建決策樹(shù)
def create_decision_tree(data, labels):
class_list=[example[-1] for example in data]
# 類(lèi)別相同,停止劃分
if class_list.count(class_list[-1]) == len(class_list):
return class_list[-1]
# 判斷是否遍歷完所有的特征時(shí)返回個(gè)數(shù)最多的類(lèi)別
if len(data[0]) == 1:
return most_class(class_list)
# 按照信息增益最高選取分類(lèi)特征屬性
best_feat = choose_max_relative_entropy(data)
best_feat_lable = labels[best_feat] # 該特征的label
decision_tree = {best_feat_lable: {}} # 構(gòu)建樹(shù)的字典
del(labels[best_feat]) # 從labels的list中刪除該label
feat_values = [example[best_feat] for example in data]
unique_values = set(feat_values)
for value in unique_values:
sub_lables=labels[:]
# 構(gòu)建數(shù)據(jù)的子集合,并進(jìn)行遞歸
decision_tree[best_feat_lable][value] = create_decision_tree(split_data(data, best_feat, value), sub_lables)
return decision_tree
在構(gòu)建決策樹(shù)的過(guò)程中會(huì)用到兩個(gè)工具方法:
# 當(dāng)遍歷完所有的特征時(shí)返回個(gè)數(shù)最多的類(lèi)別
def most_class(classList):
class_count={}
for vote in classList:
if vote not in class_count.keys():class_count[vote]=0
class_count[vote]+=1
sorted_class_count=sorted(class_count.items,key=operator.itemgetter(1),reversed=True)
return sorted_class_count[0][0]
# 工具函數(shù)輸入三個(gè)變量(待劃分的數(shù)據(jù)集,特征,分類(lèi)值)返回不含劃分特征的子集
def split_data(data, axis, value):
ret_data=[]
for feat_vec in data:
if feat_vec[axis]==value :
reduce_feat_vec=feat_vec[:axis]
reduce_feat_vec.extend(feat_vec[axis+1:])
ret_data.append(reduce_feat_vec)
return ret_data
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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