决策树算法总结
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决策树(理论篇)定义 由⼀个决策图和可能的结果(包括资源成本和风险组成),⽤来创建到达⽬的的规划。
——维基百科通俗理解 给定⼀个输⼊值,从树节点不断往下⾛,直⾄⾛到叶节点,这个叶节点就是对输⼊值的⼀个预测或者分类。
算法分类ID3(Iterative Dichotomiser 3,迭代⼆叉树3代)历史 ID3算法是由Ross Quinlan发明的⽤于⽣成决策树的算法,此算法建⽴在奥卡姆剃⼑上。
奥卡姆剃⼑⼜称为奥坎的剃⼑,意为简约之法则,也就是假设越少越好,或者“⽤较少的东西,同样可以做好的事情”,即越是⼩型的决策树越优于⼤的决策树。
当然ID3它的⽬的并不是为了⽣成越⼩的决策树,这只是这个算法的⼀个哲学基础。
引⼊ 信息熵。
熵是热⼒学中的概念,是⼀种测量在动⼒学⽅⾯不能做功的能量总数,也就是当总体熵的增加,其做功能⼒也下降,熵的量度正是能量退化的指标——维基百科。
⾹农将“熵”的概念引⼊到了信息论中,故在信息论中被称为信息熵,它是对不确定性的测量,熵越⾼,不确定性越⼤,熵越低,不确定性越低。
那么到底何为“信息熵”?它是衡量信息量的⼀个数值。
那么何⼜为“信息量”?我们常常听到某段⽂字信息量好⼤,某张图信息量好⼤,实际上指的是这段消息(消息是信息的物理表现形式,信息是其内涵——《通信原理》)所包含的信息很多,换句话说传输信息的多少可以采⽤“信息量”去衡量。
这⾥的消息和信息并不完全对等,有可能出现消息很⼤很多,但所蕴含有⽤的信息很少,也就是我们常说的“你说了那么多(消息多),但对我来说没⽤(信息少,即信息量少)”。
这也进⼀步解释了消息量的定义是传输信息的多少。
进⼀步讲,什么样的消息才能构成信息呢? 我们为什么会常常发出感叹“某段⽂字的信息量好⼤”,得到这条消息时是不是有点出乎你的意料呢?⽐如,X男和X男在同⼀张床上发出不可描述的声⾳,这段消息对于你来讲可能就会发出“信息量好⼤”的感叹。
再⽐如,某情侣在同⼀张床上发出不可描述的声⾳,这段消息对于你来讲可能就是家常便饭,并不会发出“信息量好⼤”的感叹。
人工智能十大算法总结人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是一门涉及模拟和复制人类智能的科学和工程学科。
在人工智能的发展过程中,算法起着至关重要的作用。
算法是用来解决问题的一系列步骤和规则。
下面是人工智能领域中十大重要的算法总结。
一、回归算法回归算法用于预测数值型数据的结果。
常见的回归算法有线性回归、多项式回归、岭回归等。
这些算法通过建立数学模型来找到输入和输出之间的关系,从而进行预测。
二、决策树算法决策树算法是一种基于树形结构的模型,可用于分类和回归问题。
它将数据集拆分成决策节点和叶节点,并根据特征的属性进行分支。
决策树算法易于理解和解释,并且可以处理非线性关系。
三、支持向量机算法支持向量机算法用于分类和回归分析。
它通过在特征空间中构造一个超平面来将样本划分为不同的类别。
支持向量机算法具有高维特征空间的能力和较强的泛化能力。
四、聚类算法聚类算法用于将相似的数据点分组到一起。
常见的聚类算法有K均值聚类、层次聚类等。
聚类算法能够帮助我们发现数据中的模式和结构,从而对数据进行分析和处理。
五、人工神经网络算法人工神经网络是一种类似于生物神经系统的模型。
它由大量的节点和连接组成,可以模拟人脑的学习和推理过程。
人工神经网络算法可以用于分类、识别、预测等任务。
六、遗传算法遗传算法模拟生物进化的原理,通过模拟选择、交叉和变异等操作来寻找最优解。
遗传算法常用于求解复杂优化问题,如旅行商问题、背包问题等。
七、贝叶斯网络算法贝叶斯网络是一种概率图模型,用于表示变量之间的依赖关系。
贝叶斯网络算法可以用于推断和预测问题,如文本分类、诊断系统等。
它具有直观、可解释性强的特点。
八、深度学习算法深度学习是一种基于神经网络的算法,具有多层次的结构。
它可以通过无监督或监督学习来进行模型训练和参数优化。
深度学习算法在图像识别、语音识别等领域取得了显著的成果。
九、马尔科夫决策过程算法马尔科夫决策过程是一种基于状态转移的决策模型。
决策数学知识点总结决策数学是运用数学方法和模型研究决策问题的一门交叉学科。
它将数学的思维方式和技巧运用到决策问题的建模、分析和解决过程中,帮助决策者做出科学、合理的决策。
本文将围绕决策数学的主要知识点进行总结,包括决策模型、决策分析、风险管理、优化理论等方面的内容。
一、决策模型1. 决策树模型决策树模型是一种常用的决策分析方法,它通过构建决策树来描述决策问题的各种可能的决策选择和结果,以及它们之间的关系。
决策树模型可以帮助决策者更直观地理解决策问题,从而做出更科学、更有效的决策。
2. 马尔可夫决策过程马尔可夫决策过程是描述在某种随机环境下,决策者为了达到某种目标而采取不同行为的一种数学模型。
它通过建立状态、决策和转移概率等要素的数学关系来描述决策问题,从而找到最优的决策策略。
3. 线性规划模型线性规划模型是一种常用的优化模型,它将决策问题转化为一个线性约束条件下的最优化问题,即通过确定决策变量的取值来最大化或最小化某种目标函数。
线性规划模型在实际应用中有着广泛的应用,包括生产调度、资源配置、运输优化等领域。
二、决策分析1. 决策目标设定决策目标设定是决策分析的第一步,它涉及到对决策问题的目标、约束条件和评价指标等方面的明确定义和量化,从而为后续的决策分析提供基础。
2. 决策风险评估在进行决策分析时,需要对决策问题的风险进行评估,包括确定风险的可能性和影响程度,从而为决策者提供科学的风险管理建议。
3. 决策方案评价决策方案评价是决策分析的核心环节,它通过对各种决策方案的优劣进行定量分析和比较,从而为决策者提供最优的决策建议。
三、风险管理1. 风险度量与分析风险度量与分析是对决策问题中各种风险因素进行量化和分析的过程,包括确定风险的可能性、影响程度和相互关联等方面的内容。
2. 风险控制与规避在面临各种风险时,决策者需要采取相应的控制和规避措施来降低风险的发生和影响,包括风险的传播路径、控制措施和应急预案等内容。
stata 因果森林算法摘要:1.引言2.Stata 因果森林算法概述3.Stata 因果森林算法的实现4.Stata 因果森林算法的应用实例5.总结正文:1.引言近年来,因果推断在实证研究中越来越受到重视。
其中,因果森林算法作为一种基于决策树的集成学习方法,被广泛应用于处理多元回归模型中的因果关系识别问题。
本文将从Stata 软件的角度,介绍因果森林算法的原理、实现和应用实例。
2.Stata 因果森林算法概述因果森林(causal forest)算法是一种基于决策树的集成学习方法,其目的是通过构建多个决策树来估计变量间的因果关系。
因果森林算法继承了决策树的优点,如易于理解和实现、对数据中的噪声和缺失值具有较强的鲁棒性等。
同时,它还可以处理多元回归模型中的因果关系识别问题,提高估计结果的准确性。
3.Stata 因果森林算法的实现在Stata 中,因果森林算法的实现主要依赖于两个命令:`causalforest`和`causalplot`。
其中,`causalforest`命令用于运行因果森林算法,`causalplot`命令用于绘制因果森林图。
具体使用方法如下:```* 加载数据use "your_data.csv", clear* 运行因果森林算法causalforest using(your_response_variable)* 绘制因果森林图causalplot```4.Stata 因果森林算法的应用实例假设我们有一份关于学生学业表现的数据,其中包括学生的性别、年级、家庭收入等变量,我们希望找出对学生学业表现影响最大的因素。
此时,我们可以使用Stata 的因果森林算法来解决这个问题。
具体步骤如下:```* 加载数据use "student_performance.csv", clear* 运行因果森林算法causalforest using(student_performance)* 查看因果关系估计结果estimates* 绘制因果森林图causalplot```通过上述步骤,我们可以得到学生学业表现的因果关系估计结果,并根据估计结果绘制出因果森林图。
算法模型归纳总结1. 引言算法模型在计算机科学和人工智能领域扮演着至关重要的角色。
通过对大数据的处理和分析,算法模型能够提供有效的解决方案和预测结果。
本文将对几种常见的算法模型进行归纳总结,包括线性回归、决策树、支持向量机和神经网络。
2. 线性回归线性回归是一种用于预测连续数值的算法模型。
它假设自变量和因变量之间存在线性关系,并试图找到最佳拟合直线。
线性回归的优点是计算简单,但容易受到异常值的影响。
为了解决这个问题,可以使用岭回归或Lasso回归等正则化方法进行改进。
3. 决策树决策树是一种用于分类和回归的算法模型。
它通过构建一个树形结构来生成决策规则。
每个内部节点表示一个属性或特征,每个叶节点表示一个类别或数值。
决策树的优点是易于理解和解释,但容易过拟合。
为了解决过拟合问题,可以使用剪枝技术或集成学习方法,如随机森林。
4. 支持向量机支持向量机是一种用于分类和回归的算法模型。
它通过构建一个最佳超平面来实现数据的划分。
支持向量机的优点是对于高维数据和非线性问题有较强的适应能力。
但对于大规模数据集和多类别问题,支持向量机的计算复杂度较高。
为了解决这个问题,可以使用核函数或者基于SVM的快速算法。
5. 神经网络神经网络是一种模拟人脑神经系统结构和功能的计算模型。
它由多个相互连接的神经元层组成,每个神经元通过激活函数对输入进行处理。
神经网络的优点是适用于各种问题和数据类型,但在训练过程中需要大量的计算资源和时间。
为了改善神经网络的训练效率和泛化能力,可以使用卷积神经网络或循环神经网络等改进模型。
6. 总结本文对线性回归、决策树、支持向量机和神经网络等常见的算法模型进行了归纳总结。
每种算法模型都有其适用的场景和特点,选择合适的算法模型是解决实际问题的关键。
在实际应用中,可以根据数据类型、数据规模和问题要求等因素进行选择和优化。
通过不断深入学习和实践,我们可以更好地理解和运用算法模型,提高数据分析和预测的准确性和效率。
机器学习-决策树之ID3算法概述决策树(Decision Tree)是⼀种⾮参数的有监督学习⽅法,它是⼀种树形结构,所以叫决策树。
它能够从⼀系列有特征和标签的数据中总结出决策规则,并⽤树状图的结构来呈现这些规则,以解决分类和回归问题。
决策树算法容易理解,适⽤各种数据,在解决各种问题时都有良好表现,尤其是以树模型为核⼼的各种集成算法,在各个⾏业和领域都有⼴泛的应⽤。
决策树的核⼼有三种算法:ID3: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。
C4.5:他是 ID3 的改进版,他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。
CART: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。
ID3算法是本教程的重点要讲的内容,其余两种算法将会后续推出。
数据集下⾯举个例⼦,会使⽤ID3算法帮助我们判断今天的天⽓适不适合出去打球。
进⾏判断之前,需要历史天⽓数据和打球活动数据,以下为历史数据集S。
天数天⽓⽓温湿度风⼒是否打球D1晴朗热湿弱否D2晴朗热湿强否D3⼤⾬热湿弱是D4⼩⾬中等湿弱是D5⼩⾬凉爽正常弱是D6⼩⾬凉爽正常强否D7⼤⾬凉爽正常强是D8晴朗中等湿弱否D9晴朗凉爽正常弱是D10⼩⾬中等正常弱是D11晴朗中等正常强是D12⼤⾬中等湿强是D13⼤⾬热正常弱是D14⼩⾬中等湿强否ID3算法ID3算法会选择当前信息增益最⼤的特征作为树中新的节点。
计算过程如下:步骤1假设S为完整的数据集,数据标签(数据类别)共有n个类别,分别为C1,...,Cn。
Si对应Ci类别下数据⼦集,因此,数据集S的信息熵计算如下:\[Entropy(S)=-\sum_{i=1}^{n}p_{i}\log_{2}{p_{i}} \]其中,pi是数据样本为Ci的概率,因此:\[p_i=\frac{|S_i|}{|S|} \]|Si|是类别Ci在数据集S中的数据数量,|S|是数据集S中的数据数量。
分类模型归纳总结在机器学习和数据挖掘领域,分类是一种常见的任务,它旨在根据给定的特征将数据点分为不同的类别。
分类模型是用于解决分类问题的数学模型。
本文将对一些常见的分类模型进行归纳总结,包括逻辑回归、决策树、支持向量机和随机森林等。
一、逻辑回归(Logistic Regression)逻辑回归是一种广泛应用于分类问题的线性模型。
它通过将输入特征与权重相乘,并通过一个激活函数(如sigmoid函数)将结果映射到[0, 1]的范围内,从而预测样本属于某个类别的概率。
逻辑回归具有简单、高效的特点,适用于二分类问题。
二、决策树(Decision Tree)决策树是一种基于树结构的分类模型。
它通过将特征空间划分为多个矩形区域,每个区域对应一个类别,从而实现对样本进行分类。
决策树具有易解释、易理解的特点,可处理离散和连续特征,并且具备较好的鲁棒性。
三、支持向量机(Support Vector Machine)支持向量机是一种经典的分类模型,通过在特征空间中构造最优超平面,将不同类别的样本分开。
支持向量机可处理线性可分和线性不可分的问题,在高维空间中表现出色,并具有一定的抗噪能力。
四、随机森林(Random Forest)随机森林是一种集成学习方法,由多个决策树组成。
它通过对训练集随机采样,并对每个采样子集构建一个决策树,最终通过投票或平均等方式得到分类结果。
随机森林具有较高的准确性和较好的泛化能力,对于处理高维数据和大规模数据集具有一定优势。
五、朴素贝叶斯分类器(Naive Bayes Classifier)朴素贝叶斯分类器是一种基于贝叶斯定理的概率分类模型。
它假设各个特征之间相互独立,并根据训练数据计算类别的先验概率和特征的条件概率,从而进行分类预测。
朴素贝叶斯分类器简单、高效,并在处理文本分类等领域表现突出。
六、神经网络(Neural Networks)神经网络是一类模拟人脑结构和功能的机器学习模型。
它包含输入层、隐藏层和输出层,通过不同层之间的连接权重进行信息传递和特征提取,最终实现分类任务。
人工智能算法总结
人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是计算机科学领域里的一个研究领域,旨在开发实现人类智能行为的技术计算系统。
它涉及计算机科学,神经科学,机器学习,计算机图形学,智能控制,自然语言处理,机器视觉,人工生物学等多领域。
人工智能的算法可以从以下几个方面着手:
1、算法:
算法是人工智能算法中的核心算法之一,用于解决各种实际问题。
根据问题的不同特点,算法有广度优先算法、深度优先算法、启发式算法、简单的局部最优算法等。
2、决策树算法:
决策树算法是一种描述和分析决策过程的有效算法,它可以把复杂的决策分解成一系列简单的决策,从而使决策过程变得容易理解和控制。
此外,决策树算法还有助于将模糊输入转换为明确的决策结果。
3、神经网络算法:
神经网络算法可以解决复杂的优化问题,识别模式和解释数据,它是人工智能中最重要的算法之一,其机制可以通过连接多个神经元实现对外界信息进行复杂处理。
4、机器学习算法:
机器学习算法是一种用于从数据中学习知识和模式的算法,它可以通过给定的训练样本,从中提取特征。
id3算法计算过程ID3算法是一种决策树学习算法,用于从给定的数据集中产生一个决策树。
决策树是一种常见的分类和回归方法,它通过一系列的规则和决策节点来预测目标变量的值。
下面是ID3算法的具体计算过程:2.计算信息增益:信息增益用于衡量在给定特征值条件下关于目标变量的不确定性减少。
对于每个特征,需要计算其信息增益。
由于ID3算法仅处理离散特征,因此需要将所有连续特征进行离散化处理。
a. 对于每个特征,计算它的熵。
熵可以衡量一个随机变量的不确定性。
计算公式为:熵 = -Σ(p*log2(p)),其中p表示不同类别的比例。
b.对于每个特征,计算它的条件熵。
条件熵表示在已知一些特征值的条件下,目标变量的不确定性。
条件熵的计算公式为:条件熵=Σ(p*熵),其中p表示特征值的比例。
c.计算信息增益,信息增益表示特征引入后不确定性的减少程度。
信息增益的计算公式为:信息增益=熵-条件熵。
3.选择信息增益最大的特征作为节点:在第2步中,对于每个特征都计算了信息增益,选择信息增益最大的特征作为决策树的节点。
该特征将用于划分数据集,将数据集中的样本分成不同的子集。
4.重复步骤1-3:根据划分后的子集重复执行上述步骤,直到满足终止条件。
终止条件可以是以下几种情况之一:所有的样本都属于同一类别,没有剩余的特征可以选择,或者达到了预先设定的最大深度。
5.构建决策树:通过不断地重复步骤1-4,最终构建出一棵完整的决策树。
ID3算法的核心思想是选择信息增益最大的特征来进行划分。
信息增益越大,说明该特征对于分类的贡献越大。
总体而言,ID3算法是一种自上而下的贪心算法,通过选择最佳特征来划分数据集,并递归地构建决策树。
ID3算法的优点是简单快速,易于理解和实现。
然而,它也有一些缺点,例如对缺失数据敏感,对于具有大量特征和类别的数据集效果不好。
为了解决这些问题,后续的决策树学习算法如C4.5和CART算法进行了改进和优化。
人工智能算法与应用案例实践总结人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是一门研究如何使计算机能够像人一样思考、学习和决策的科学。
随着计算机技术的飞速发展,人工智能已经成为现代社会的热门话题。
在AI的研究中,算法是至关重要的一环,它们是实现人工智能的核心。
本文将总结几种常见的人工智能算法,并结合实际应用案例进行分析和讨论。
一、决策树算法决策树算法(Decision Tree)是一种常见的分类和回归方法。
它通过构建一个树状的模型,将数据集划分为多个子集,然后根据特征值的不同来进行决策。
决策树算法的优势在于易于理解和解释,适用于处理具有离散特征的数据。
一个典型的决策树案例是银行信用评估,通过对客户的个人信息和财务状况进行分析,决策树可以预测客户是否具备信用还款能力。
二、神经网络算法神经网络算法(Neural Network)是一种模仿人脑神经网络结构和工作原理的算法。
它由多个神经元和相互连接的层级组成,通过学习和训练来识别和分类模式。
神经网络算法的优势在于可以处理大规模和复杂的数据集,适用于图像识别、语音识别等领域。
一个典型的神经网络应用案例是人脸识别,通过训练神经网络模型,可以实现对人脸图像的自动识别和比对。
三、遗传算法遗传算法(Genetic Algorithm)是一种模拟自然进化的算法。
它通过模拟遗传、变异和选择的过程来搜索最优解。
遗传算法的优势在于能够在大规模的搜索空间中找到较优解,适用于优化问题。
一个典型的遗传算法应用案例是旅行商问题,通过遗传算法可以找到最短路径,实现旅行商的最优路径规划。
四、支持向量机算法支持向量机算法(Support Vector Machine,简称SVM)是一种常用的分类和回归方法。
它通过构建一个超平面来对数据进行分类,使得两类数据之间的间隔最大化。
支持向量机算法的优势在于可以处理高维度和非线性的数据,适用于文本分类、图像识别等领域。
一个典型的支持向量机应用案例是垃圾邮件过滤,通过训练SVM模型,可以对邮件进行分类,将垃圾邮件过滤出去。
数据分类算法总结随着互联网和大数据的迅速发展,数据分类算法得到了广泛的应用。
数据分类是指将数据根据一些规则或者特征分类成不同的类别,比如将一篇文章分类为政治、文化、娱乐等类别。
数据分类算法可以帮助我们更好地理解和利用数据,为人工智能和机器学习等领域提供支持。
本文将总结几种常见的数据分类算法,并分析它们的优缺点。
一、决策树算法决策树算法是一种将数据分类的方法,它通过建立一棵决策树来逐步分类数据。
决策树的每一个节点都代表一个条件或分类规则,通过不断筛选数据来实现分类。
决策树算法具有构建简单、理解容易和可处理多种数据类型等优点,但同时可能会出现过拟合(overfitting)等问题。
二、朴素贝叶斯算法朴素贝叶斯算法是一种基于统计学原理的分类方法。
它通过计算不同类别对应的概率来对新数据进行分类。
朴素贝叶斯算法也可以处理多种数据类型,例如文本分类、邮件分类等。
该算法具有运行速度快、效果稳定的优点,但是需要满足条件独立性假设,且对数据的质量要求比较高。
三、支持向量机算法支持向量机算法是一种通过构建超平面来实现分类的方法。
它可以解决非线性分类问题,并且可以处理高维度的数据。
该算法具有分类效果好、泛化能力强等优点,但是难以处理大规模数据和多分类问题。
四、随机森林算法随机森林算法是一种集成学习方法,它通过同时建立多个决策树来达到更好的分类效果。
该算法对于处理高维度和稀疏数据具有很好的性能。
随机森林算法具有分类精度高、泛化效果好等优点,但是由于需要建立多棵决策树,训练时间可能会比较长。
五、神经网络算法神经网络算法是一种模仿生物神经系统的分类方法。
它通过模拟神经元之间的连接和信号传输来进行数据分类。
神经网络具有非线性映射能力和自适应学习能力,可以处理多维度和非线性数据。
但是它需要大量的数据和计算资源,并且需要调整很多参数来达到最佳分类效果。
总结:数据分类算法是机器学习和人工智能领域核心技术之一,不同的算法适用于不同的数据类型和场景。
C4.5算法总结C4.5是⼀系列⽤在机器学习和数据挖掘的分类问题中的算法。
它的⽬标是监督学习:给定⼀个数据集,其中的每⼀个元组都能⽤⼀组属性值来描述,每⼀个元组属于⼀个互斥的类别中的某⼀类。
C4.5的⽬标是通过学习,找到⼀个从属性值到类别的映射关系,并且这个映射能⽤于对新的类别未知的实体进⾏分类。
C4.5由J.Ross Quinlan在ID3的基础上提出的。
ID3算法⽤来构造决策树。
决策树是⼀种类似流程图的树结构,其中每个内部节点(⾮树叶节点)表⽰在⼀个属性上的测试,每个分枝代表⼀个测试输出,⽽每个树叶节点存放⼀个类标号。
⼀旦建⽴好了决策树,对于⼀个未给定类标号的元组,跟踪⼀条有根节点到叶节点的路径,该叶节点就存放着该元组的预测。
决策树的优势在于不需要任何领域知识或参数设置,适合于探测性的知识发现。
从ID3算法中衍⽣出了C4.5和CART两种算法,这两种算法在数据挖掘中都⾮常重要。
下图就是⼀棵典型的C4.5算法对数据集产⽣的决策树。
⽐如我们判断⼀个⼈能不能结婚,那么每个⼈就可以作为⼀个具体的对象,该对象有着很多属性,⽐如年龄,性别,帅不帅,⼯作NB不,有没有⼥朋友,是不是富⼆代6个属性,⽽结婚也作为该对象的⼀个属性,⽽”结婚”属性就可以作为我们的预测属性!然后根据其他属性来预测我们的⽬标属性--结婚属性,⽐如说,年龄:30,性别:男,长的帅,⼯作不错,⼜⼥朋友,还是富⼆代!根据这些属性我们就可以得出该⼈今年可以结婚!当然这是预测出来的!这时,我们肯定有个疑问了,这是如何预测的呢?这实质上是根据我们的统计数据得出的,⽐如我们统计10000个⼈,根据这⼀万个⼈的6个属性以及⽬标属性(结婚)最终得出⼀组数据,我们⽤这组数据做成⼀个决策树!⽽其中这10000个⼈的样本我们则称为训练样本!我们还是拿”打⾼尔夫球”这个经典的例⼦来作具体研究吧!该例其实就是通过⼀些列的属性来决定是否适合打⾼尔夫!刚刚说了训练样本,我们就来看看训练样本吧!图1是我⽤WPF做了⼀个简单的CRUD界⾯,⽤来把我们的样本显⽰的展现出来。
分类算法数据挖掘中有很多领域,分类就是其中之一,什么是分类,分类就是把一些新得数据项映射到给定类别的中的某一个类别,比如说当我们发表一篇文章的时候,就可以自动的把这篇文章划分到某一个文章类别,一般的过程是根据样本数据利用一定的分类算法得到分类规则,新的数据过来就依据该规则进行类别的划分。
分类在数据挖掘中是一项非常重要的任务,有很多用途,比如说预测,即从历史的样本数据推算出未来数据的趋向,有一个比较著名的预测的例子就是大豆学习。
再比如说分析用户行为,我们常称之为受众分析,通过这种分类,我们可以得知某一商品的用户群,对销售来说有很大的帮助。
分类器的构造方法有统计方法,机器学习方法,神经网络方法等等。
常见的统计方法有knn 算法,基于事例的学习方法。
机器学习方法包括决策树法和归纳法,上面讲到的受众分析可以使用决策树方法来实现。
神经网络方法主要是bp算法,这个俺也不太了解。
文本分类,所谓的文本分类就是把文本进行归类,不同的文章根据文章的内容应该属于不同的类别,文本分类离不开分词,要将一个文本进行分类,首先需要对该文本进行分词,利用分词之后的的项向量作为计算因子,再使用一定的算法和样本中的词汇进行计算,从而可以得出正确的分类结果。
在这个例子中,我将使用庖丁分词器对文本进行分词。
目前看到的比较全面的分类算法,总结的还不错.2.4.1 主要分类方法介绍解决分类问题的方法很多[40-42] ,单一的分类方法主要包括:决策树、贝叶斯、人工神经网络、K-近邻、支持向量机和基于关联规则的分类等;另外还有用于组合单一分类方法的集成学习算法,如Bagging和Boosting等。
(1)决策树决策树是用于分类和预测的主要技术之一,决策树学习是以实例为基础的归纳学习算法,它着眼于从一组无次序、无规则的实例中推理出以决策树表示的分类规则。
构造决策树的目的是找出属性和类别间的关系,用它来预测将来未知类别的记录的类别。
它采用自顶向下的递归方式,在决策树的内部节点进行属性的比较,并根据不同属性值判断从该节点向下的分支,在决策树的叶节点得到结论。
ab剪枝算法摘要:一、算法背景- 介绍ab剪枝算法的起源二、算法原理- 详细阐述ab剪枝算法的核心思想三、算法步骤- 分析ab剪枝算法的具体操作流程四、算法应用- 说明ab剪枝算法在实际问题中的运用五、优缺点分析- 总结ab剪枝算法的优点与不足六、总结- 对ab剪枝算法进行总结,展望未来发展正文:ab剪枝算法是一种在决策树算法中进行剪枝的优化方法,它起源于20世纪90年代,由Tom M.Mitchell等学者提出。
该算法的主要目的是解决决策树过拟合的问题,通过在构建决策树的过程中进行剪枝,从而得到一个泛化性能更好的模型。
ab剪枝算法的核心思想是通过比较两个子节点的信息增益来决定是否进行剪枝。
在构建决策树的过程中,每个节点都会生成两个子节点,其中一个子节点为当前节点的一个属性A,另一个子节点为A的补集。
ab剪枝算法会比较这两个子节点的信息增益,选择信息增益较大的子节点进行分裂。
当两个子节点的信息增益相差较大时,算法将剪去信息增益较小的子节点,避免过拟合现象的发生。
ab剪枝算法的具体步骤如下:1.对于每个节点,生成两个子节点,一个基于属性A,另一个基于A的补集。
2.计算两个子节点的信息增益。
3.比较两个子节点的信息增益,选择信息增益较大的子节点进行分裂。
4.当两个子节点的信息增益相差较大时,剪去信息增益较小的子节点。
5.重复步骤1-4,直到满足停止条件(如最大深度限制)。
ab剪枝算法在许多实际问题中都有广泛应用,如文本分类、信用评估、生物信息学等。
通过剪枝,ab剪枝算法能够有效地降低过拟合风险,提高模型的泛化性能。
然而,ab剪枝算法也存在一定的局限性,例如在处理连续属性时,可能会遇到计算困难。
此外,当特征数量较大时,算法的计算复杂度较高,可能会影响其性能。
总之,ab剪枝算法作为一种决策树剪枝方法,在解决过拟合问题方面具有一定的优势,已在许多实际问题中得到应用。
DS模型总结概述数据科学(Data Science,DS)是一门综合性学科,集统计学、数学建模、计算机科学于一体,旨在从大量的数据中提取有价值的信息和知识。
数据科学模型(DS Model)是数据科学中的重要工具,通过对数据进行分析、处理和建模,帮助我们更好地理解数据,进行预测和决策。
本文将对常见的数据科学模型进行总结和介绍,包括线性回归模型、逻辑回归模型、决策树模型、聚类模型和神经网络模型。
线性回归模型线性回归模型是一种通过线性关系来描述自变量与因变量之间关系的模型。
它假设自变量和因变量之间存在线性关系,并通过最小二乘法来估计模型参数。
线性回归模型常用于预测和建模问题,如房价预测、销售预测等。
其数学表达式如下:Y = β0 + β1*X1 + β2*X2 + ... + βn*Xn其中,Y是因变量,X1、X2、…、Xn是自变量,β0、β1、β2、…、βn是回归系数。
逻辑回归模型逻辑回归模型是一种常用的分类模型,用于解决二分类问题。
它基于sigmoid函数将实数域映射到[0, 1]的概率空间,根据概率大小决定样本的分类。
逻辑回归模型常用于判断用户点击率、信用评分等。
其数学表达式如下:P(Y=1|X) = 1 / (1 + e^(-β0 - β1*X1 - β2*X2 - ... - βn*Xn))其中,P(Y=1|X)是样本属于类别1的概率,X是自变量,β0、β1、β2、…、βn是回归系数。
决策树模型决策树模型是一种基于树结构的分类和回归模型。
它通过一系列判断节点和叶节点构建决策规则,从而对样本进行分类或回归预测。
决策树模型具有解释性强、易理解等优点,常用于金融风控、医学诊断等领域。
决策树模型的主要算法有ID3、C4.5和CART等。
聚类模型聚类模型是一种无监督学习的模型,用于将相似的样本归为一类。
聚类模型通过计算样本间的相似度,将相似度较高的样本聚集在一起。
聚类模型常用于市场细分、用户分析等。
常见的聚类算法有K-means、层次聚类等。
叶子节点数和总结点数叶子节点数和总节点数是树结构中的两个重要指标,它们对于理解和分析树的结构和特性具有重要的意义。
在本文中,我们将探讨叶子节点数和总节点数的概念、计算方法以及它们在实际问题中的应用。
让我们来了解一下叶子节点和总节点的概念。
在树结构中,节点是树的基本组成单位。
叶子节点是指没有子节点的节点,也可以理解为树的末端节点。
总节点数是指树中所有节点的数量,包括叶子节点和非叶子节点。
计算叶子节点数和总节点数的方法有很多种,下面我们介绍一种常用的方法。
假设我们已经得到了树的根节点,我们可以使用递归的方法来计算叶子节点数和总节点数。
首先,判断当前节点是否为叶子节点,如果是,则叶子节点数加1;如果不是,则递归计算其子节点的叶子节点数和总节点数,并将结果累加到当前节点。
最后,返回叶子节点数和总节点数。
在实际问题中,叶子节点数和总节点数有着广泛的应用。
下面我们将介绍一些常见的应用场景。
1. 层次遍历:叶子节点数和总节点数可以用于层次遍历算法中。
层次遍历是一种广度优先的搜索算法,它按照树的层次从上到下逐层遍历节点。
通过叶子节点数和总节点数,我们可以确定遍历的终止条件,从而实现高效的层次遍历算法。
2. 决策树:叶子节点数和总节点数可以用于评估决策树的复杂度。
决策树是一种常用的分类和回归算法,它通过一系列的决策节点和叶子节点构建模型。
通过叶子节点数和总节点数,我们可以评估决策树的复杂度,从而选择最合适的模型。
3. 数据压缩:叶子节点数和总节点数可以用于数据压缩算法中。
数据压缩是一种常用的数据处理技术,它通过减少数据的冗余性来降低存储和传输的成本。
通过叶子节点数和总节点数,我们可以评估数据压缩算法的效果,从而选择最合适的压缩算法。
4. 网络拓扑:叶子节点数和总节点数可以用于分析网络拓扑结构。
网络拓扑是指网络中各个节点之间的连接关系。
通过叶子节点数和总节点数,我们可以评估网络拓扑的复杂度和稳定性,从而优化网络的设计和管理。
决策树的原理及优缺点分析决策树(Decision Tree)是一种常用的机器学习算法,它采用树结构来对数据进行建模与预测。
决策树的原理是通过学习历史数据的特征和目标值之间的关系,然后利用学到的模型来对未知数据进行分类或回归。
决策树的主要优点包括:1. 简单易懂:决策树的模型结构直观,易于理解和解释,即使没有机器学习背景的人也能轻松理解它的决策过程。
2. 适用性广:决策树能够处理各种类型的数据,包括连续型、离散型和混合型的特征。
3. 可解释性强:决策树的分裂过程可以通过特征的重要性排序来解释,从而帮助人们了解数据集的特征重要性和模型决策过程。
4. 处理高维数据:决策树能够有效地处理高维数据集,因为它在每个节点上选择最具区分度的特征进行分裂,能够较好地处理特征的选择和特征的组合。
5. 对缺失值和异常值不敏感:决策树算法能够自动处理缺失值,不需要人为地对缺失值进行处理。
决策树也存在一些缺点:1. 容易过拟合:决策树很容易过度学习训练数据的细节,导致在测试数据上表现不佳。
过拟合问题可以通过剪枝等方法来缓解。
2. 不稳定性:当输入数据发生少量变化时,决策树可能会产生较大的变化。
这是因为决策树是基于特征选择的,而特征选择本身存在一定的随机性。
3. 忽略特征间的相关性:决策树的特征选择是通过计算每个特征的信息增益或基尼系数等指标来选择的,它只考虑了特征与目标变量之间的关系,而忽略了特征之间的相关性。
4. 处理连续特征困难:决策树通常只能处理离散特征,对于连续型特征需要进行离散化处理,这可能造成信息损失。
为了改进决策树的缺点,有很多变种的决策树算法被提出,如随机森林、梯度提升决策树等。
这些算法通过集成学习、剪枝等手段来提高模型的泛化能力和稳定性,同时还可以处理更复杂的问题。
总结起来,决策树是一种简单、直观且易于理解的机器学习算法,适用于各种类型的数据,具有良好的可解释性和处理高维数据的能力。
然而,决策树容易过拟合和不稳定,对连续特征处理不便,需要在实际应用中进行优化和改进,或者使用其他决策树算法来取得更好的性能。
第1篇一、前言随着人工智能技术的飞速发展,模型算法在各个领域中的应用日益广泛。
本人在参加模型算法课程的学习过程中,收获颇丰。
以下是我对课程学习的心得体会总结。
二、课程内容概述本次模型算法课程主要涵盖了以下内容:1. 机器学习基础:介绍了机器学习的基本概念、分类、学习方法等。
2. 特征工程:讲解了特征提取、特征选择、特征变换等技巧。
3. 线性回归与逻辑回归:介绍了线性回归和逻辑回归的基本原理、参数优化方法等。
4. 决策树与随机森林:讲解了决策树算法的原理、构建过程以及随机森林算法的应用。
5. 支持向量机:介绍了支持向量机的基本原理、参数优化方法等。
6. 神经网络与深度学习:讲解了神经网络的基本结构、训练方法以及深度学习在各个领域的应用。
7. 无监督学习:介绍了聚类、降维等无监督学习算法。
8. 模型评估与优化:讲解了模型评估指标、调参技巧等。
三、心得体会1. 理论与实践相结合在课程学习中,我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
课堂上,老师讲解的理论知识为我们奠定了基础,但实际应用中,我们还需要不断地实践和摸索。
通过完成课程作业、项目实践等,我将所学知识运用到实际问题中,提高了自己的实际操作能力。
2. 深入理解算法原理在课程学习中,我不仅关注算法的参数优化和实现,更注重深入理解算法原理。
通过学习,我明白了不同算法的适用场景、优缺点,以及它们之间的关系。
这有助于我在实际应用中选择合适的算法,提高模型的性能。
3. 掌握特征工程技巧特征工程是机器学习过程中不可或缺的一环。
通过学习,我掌握了特征提取、特征选择、特征变换等技巧,能够在实际项目中更好地处理数据,提高模型的准确率。
4. 熟悉各种算法的优缺点课程中介绍了多种机器学习算法,让我对这些算法有了全面的认识。
我了解到,每种算法都有其适用的场景和局限性。
在实际应用中,我们需要根据具体问题选择合适的算法,并进行参数优化。
5. 模型评估与优化在课程学习中,我学会了如何评估模型性能,并掌握了一些调参技巧。
决策树 研发二部 文件状态: [ ] 草稿 [ ] 正式发布 [ ] 正在修改 文件标识: 当前版本: 1.0 作者: 张宏超 完成日期: 2019年3月8日 目录 1. 算法介绍 .................................................................................................................................... 1 1.1. 分支节点选取 .............................................................................................................. 1 1.2. 构建树 .......................................................................................................................... 3 1.3. 剪枝 ............................................................................................................................ 10 2. sk-learn中的使用 .................................................................................................................... 12 3. sk-learn中源码分析 ................................................................................................................ 13 1. 算法介绍 决策树算法是机器学习中的经典算法之一,既可以作为分类算法,也可以作为回归算法。决策树算法又被发展出很多不同的版本,按照时间上分,目前主要包括,ID3、C4.5和CART版本算法。其中ID3版本的决策树算法是最早出现的,可以用来做分类算法。C4.5是针对ID3的不足出现的优化版本,也用来做分类。CART也是针对ID3优化出现的,既可以做分类,可以做回归。 决策树算法的本质其实很类似我们的if-elseif-else语句,通过条件作为分支依据,最终的数学模型就是一颗树。不过在决策树算法中我们需要重点考虑选取分支条件的理由,以及谁先判断谁后判断,包括最后对过拟合的处理,也就是剪枝。这是我们之前写if语句时不会考虑的问题。 决策树算法主要分为以下3个步骤: 1. 分支节点选取 2. 构建树 3. 剪枝
1.1. 分支节点选取 分支节点选取,也就是寻找分支节点的最优解。既然要寻找最优,那么必须要有一个衡量标准,也就是需要量化这个优劣性。常用的衡量指标有熵和基尼系数。 熵:熵用来表示信息的混乱程度,值越大表示越混乱,包含的信息量也就越多。比如,A班有10个男生1个女生,B班有5个男生5个女生,那么B班的熵值就比A班大,也就是B班信息越混乱。
基尼系数:同上,也可以作为信息混乱程度的衡量指标。 有了量化指标后,就可以衡量使用某个分支条件前后,信息混乱程度的收敛效果了。使用分支前的混乱程度,减去分支后的混乱程度,结果越大,表示效果越好。 #计算熵值 def entropy(dataSet): tNum = len(dataSet) print(tNum) #用来保存标签对应的个数的,比如,男:6,女:5 labels = {} for node in dataSet: curL = node[-1] #获取标签 if curL not in labels.keys(): labels[curL] = 0 #如果没有记录过该种标签,就记录并初始化为0 labels[curL] += 1 #将标签记录个数加1
#此时labels中保存了所有标签和对应的个数 res = 0 #计算公式为-p*logp,p为标签出现概率 for node in labels: p = float(labels[node]) / tNum res -= p * log(p, 2) return res
#计算基尼系数 def gini(dataSet): tNum = len(dataSet) print(tNum) # 用来保存标签对应的个数的,比如,男:6,女:5 labels = {} for node in dataSet: curL = node[-1] # 获取标签 if curL not in labels.keys(): labels[curL] = 0 # 如果没有记录过该种标签,就记录并初始化为0 labels[curL] += 1 # 将标签记录个数加1
# 此时labels中保存了所有标签和对应的个数 res = 1 # 计算公式为-p*logp,p为标签出现概率 for node in labels: p = float(labels[node]) / tNum res -= p * p return res
1.2. 构建树
ID3算法:利用信息熵增益,决定选取哪个特征作为分支节点。分支前的总样本熵值-分支后的熵值总和=信息熵增益。
T1的信息熵增益:1 – 13/20*0.961 - 7/20*0.863 = 0.073 T2的信息熵增益:1 – 12/20*0.812 - 8/20*0.544 = 0.295 所以使用T2作为分支特征更优。
ID3算法建树: 依据前面的逻辑,递归寻找最优分支节点,直到下面情况结束 1. 叶节点已经属于同一标签 2. 虽然叶节点不属于同一标签,但是特征已经用完了 3. 熵小于预先设置的阈值 4. 树的深度达到了预先设置的阈值 ID3算法的不足:
A:10个 B:10个 特征T1 A:5个 B:8个 A:5个 B:2个 A:10个 B:10个
特征T2 A:3个 B:9个 A:7个 B:1个 1. 取值多的特征比取值少的特征更容易被选取。 2. 不包含剪枝操作,过拟合严重 3. 特征取值必须是离散的,或者有限的区间的。
于是有了改进算法C4.5 C4.5算法:基于ID3算法进行了改进,首先,针对ID3的不足1,采用信息增益率取代ID3中使用信息增益而造成的偏向于选取取值较多的特征作为分裂点的问题。针对ID3的不足2,采用剪枝操作,缓解过拟合问题。针对ID3的不足3,采用将连续值先排列,然后逐个尝试分裂,找到连续值中的最佳分裂点。
信息增益率的计算:先计算信息增益,然后除以spliteInfo。spliteInfo为分裂后的子集合的函数,假设分裂后的子集合个数为sub1和sub2,total为分裂前的个数。spliteInfo = -sub1 / total * log(sub1 / total) – sub2 / total * log(sub2 / total)
#index:特征序号 #value:特征值 #该方法表示将index对应特征的值为value的集合返回,返回集合中不包含index对应的特征 def spliteDataSet(dataSet, index, value): newDataSet = [] for node in dataSet: if node[index] == value: #[0,index)列的数据 newData = node[:index] #[index+1,最后]列的数据 newData.extend(node[index + 1:]) newDataSet.append(newData) return newDataSet;
#选择最优分裂项 def chooseBestFeature(dataSet): #特征个数 featureNum = len(dataSet[0]) - 1 #计算整体样本的熵值 baseEntropy = entropy(dataSet) print("baseEntropy = %f"%(baseEntropy)) #保存最大的信息增益率 maxInfoGainRatio = 0.0 bestFeatureId = -1 for i in range(featureNum): #获取特征所有可能的值 featureValues = [] for node in dataSet: featureValues.append(node[i]) print(featureValues) #将特征值去除重复 uniqueFeatureValues = set(featureValues) print(uniqueFeatureValues) #按照i特征分裂之后的熵值 newEntropy = 0.0 #分裂信息 spliteInfo = 0.0 #按照i所表示的特征,开始分裂数据集 for value in uniqueFeatureValues: #当i属性等于value时的分裂结果 subDataSet = spliteDataSet(dataSet, i, value) print(subDataSet) #计算占比 p = float(len(subDataSet)) / float(len(dataSet)) newEntropy += p * entropy(subDataSet) spliteInfo += -p * log(p, 2) #计算信息增益 infoGain = baseEntropy - newEntropy #计算信息增益率 if spliteInfo == 0: continue infoGainRatio = infoGain / spliteInfo if infoGainRatio > maxInfoGainRatio: maxInfoGainRatio = infoGainRatio bestFeatureId = i return bestFeatureId
C4.5算法的不足: 1. 如果存在连续值的特征需要做排序等处理,计算比较耗时 2. 只能用于分类使用
于是有了CART算法 CART算法:也是基于ID3算法优化而来,支持分类和回归,使用基尼系数(分类