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id3,c4.5决策树算法python例题

时间: 2025-04-30 18:46:36 浏览: 18
### ID3 和 C4.5 决策树算法的 Python 实现 #### ID3 决策树实现 ID3 决策树基于信息熵和信息增益来进行节点分裂。下面是一个简单的 ID3 决策树构建函数: ```python import numpy as np from math import log def calc_entropy(data_set): num_entries = len(data_set) label_counts = {} for feat_vec in data_set: current_label = feat_vec[-1] if current_label not in label_counts.keys(): label_counts[current_label] = 0 label_counts[current_label] += 1 entropy = 0.0 for key in label_counts: prob = float(label_counts[key]) / num_entries entropy -= prob * log(prob, 2) return entropy def choose_best_feature_to_split_ID3(data_set): base_entropy = calc_entropy(data_set) best_info_gain = 0.0; best_feature = -1 feature_count = len(data_set[0]) - 1 for i in range(feature_count): feat_list = [example[i] for example in data_set] unique_vals = set(feat_list) new_entropy = 0.0 for value in unique_vals: sub_data_set = split_data_set(data_set, i, value) prob = len(sub_data_set) / float(len(data_set)) new_entropy += prob * calc_entropy(sub_data_set) info_gain = base_entropy - new_entropy if (info_gain > best_info_gain): best_info_gain = info_gain best_feature = i return best_feature[^1] def create_tree_id3(data_set, labels): class_list = [example[-1] for example in data_set] if class_list.count(class_list[0]) == len(class_list): return class_list[0] if len(data_set[0]) == 1: majority_class = max(set(class_list), key=class_list.count) return majority_class best_feat = choose_best_feature_to_split_ID3(data_set) best_feat_label = labels[best_feat] my_tree = {best_feat_label:{}} del(labels[best_feat]) feat_values = [example[best_feat] for example in data_set] unique_vals = set(feat_values) for value in unique_vals: sub_labels = labels[:] my_tree[best_feat_label][value] = create_tree_id3(split_data_set(data_set, best_feat, value), sub_labels) return my_tree ``` #### C4.5 决策树实现 C4.5 是对 ID3 的改进版本,主要在于引入了信息增益率来解决偏向于多值属性的问题。 ```python def gain_ratio(data_set, index): total_entropy = calc_entropy(data_set) values = set([feat[index] for feat in data_set]) iv = 0.0 weighted_entropy = 0.0 for val in values: subset = [feat for feat in data_set if feat[index] == val] probability = len(subset)/float(len(data_set)) iv -= probability*log(probability, 2) weighted_entropy += probability*calc_entropy(subset) gain = total_entropy-weighted_entropy ratio = gain/iv if iv != 0 else 0 return ratio def choose_best_feature_to_split_C4_5(data_set): num_features = len(data_set[0])-1 best_gain_ratio = 0.0 best_feature_index = -1 for i in range(num_features): curr_gain_ratio = gain_ratio(data_set,i) if(curr_gain_ratio>best_gain_ratio): best_gain_ratio = curr_gain_ratio best_feature_index = i return best_feature_index def create_tree_c45(data_set,labels): class_list=[example[-1]for example in data_set] if class_list.count(class_list[0])==len(class_list): return class_list[0] if len(data_set[0])==1: major_class=max(set(class_list),key=class_list.count) return major_class best_feat=choose_best_feature_to_split_C4_5(data_set) best_feat_label=labels[best_feat] tree={best_feat_label:{}} del(labels[best_feat]) feat_val=[ex[best_feat]for ex in data_set] uniques=set(feat_val) for v in uniques: copy_labels=labels[:] tree[best_feat_label][v]=create_tree_c45(split_data_set(data_set,best_feat,v),copy_labels) return tree ```
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