3.1决策树算法

0.机器学习中分类和预测算法的评估:准确性,速度,强壮性,可规模性,课解释性。

1.什么是决策树/判定树(decision tree)?

判定树是一个类似于流程图的树结构:其中,每个内部结点表示在一个属性上的测试,每个分支代表一个属性输出,而每个树叶结点代表类或类分布。树的最顶层是根结点。

2.机器学习中分类方法中的一个重要算法

3. 构造决策树的基本算法

3.1熵(entropy)的概念:

信息和抽象,如何度量?

1948年,香农提出了 ”信息熵(entropy)“的概念

     一条信息的信息量大小和它的不确定性有直接的关系,要搞清楚一件非常非常不确定的事情,或者是我们一无所知的事情,需要了解大量信息==>信息量的度量就等于不确定性的多少

例子:猜世界杯冠军,假如一无所知,猜多少次?
          每个队夺冠的几率不是相等的
比特(bit)来衡量信息的多少

 变量的不确定性越大,熵也就越大

3.1 决策树归纳算法 (ID3)
 
          1970-1980, J.Ross. Quinlan, ID3算法
     
          选择属性判断结点
 
          信息获取量(Information Gain):Gain(A) = Info(D) - Infor_A(D)
          通过A来作为节点分类获取了多少信息

 

 

以age分--------

youth+middle_aged+senior

 

 类似,Gain(income) = 0.029, Gain(student) = 0.151, Gain(credit_rating)=0.048
所以,选择age作为第一个根节点

 不断重复这个过程

算法:
  • 树以代表训练样本的单个结点开始(步骤1)。
  • 如果样本都在同一个类,则该结点成为树叶,并用该类标号(步骤2 和3)。
  • 否则,算法使用称为信息增益的基于熵的度量作为启发信息,选择能够最好地将样本分类的属性(步骤6)。该属性成为该结点的“测试”或“判定”属性(步骤7)。在算法的该版本中,
  • 所有的属性都是分类的,即离散值。连续属性必须离散化。
  • 对测试属性的每个已知的值,创建一个分枝,并据此划分样本(步骤8-10)。
  • 算法使用同样的过程,递归地形成每个划分上的样本判定树。一旦一个属性出现在一个结点上,就不必该结点的任何后代上考虑它(步骤13)。
  • 递归划分步骤仅当下列条件之一成立停止:
  • (a) 给定结点的所有样本属于同一类(步骤2 和3)。
  • (b) 没有剩余属性可以用来进一步划分样本(步骤4)。在此情况下,使用多数表决(步骤5)。
  • 这涉及将给定的结点转换成树叶,并用样本中的多数所在的类标记它。替换地,可以存放结
  • 点样本的类分布。
  • (c) 分枝
  • test_attribute = a i 没有样本(步骤11)。在这种情况下,以 samples 中的多数类
  • 创建一个树叶(步骤12)
     
 3.1 其他算法:
               C4.5:  Quinlan
               Classification and Regression Trees (CART): (L. Breiman, J. Friedman, R. Olshen, C. Stone)
               共同点:都是贪心算法,自上而下(Top-down approach)
               区别:属性选择度量方法不同: C4.5 (gain ratio), CART(gini index), ID3 (Information Gain)
 3.2 如何处理连续性变量的属性? 
 
4. 树剪枝叶 (避免overfitting)
     4.1 先剪枝
     4.2 后剪枝
 
 
5. 决策树的优点:
     直观,便于理解,小规模数据集有效     
 
6. 决策树的缺点:
     处理连续变量不好
     类别较多时,错误增加的比较快
     可规模性一般(
原文地址:https://www.cnblogs.com/qingsheng/p/8869808.html