IBM SPSS Modeler算法系列------C&R Tree算法介绍

C&R Tree是一种分类及回归树算法,由Breiman等人于1984年提出。用于目标变量为分类或连续型的数据。分类树基于Gini系数选择分割点,回归树则依据方差。在IBM SPSS Modeler中,除了Gini系数,还可选择Twoing和Ordered策略。算法通过减少异质性来构建决策树。

C&R Tree全称是Classification and Regression Tree,即分类及回归树,它是由美国斯坦福大学和加州大学伯克利分校的Breiman等人于1984年提出的,从名称中不难理解,它包含了分类树和回归树,分类树用于目标变量是分类型的,回归树用于目标变量是连续型的。

该算法分割的核心技术取决于目标变量的类型,如果是分类变量,可以选择使用Gini或者是Twoing.如果是连续变量,会自动选择LSD(Least-squared deviation)。

C&R Tree的生长是二叉树, 前面我们讲过的C5.0和CHAID分别是以信息增益率和卡方为标准来选择最佳分组变量和分割点,今天我们讲的C&R Tree,如果目标变量是分类型,则以Gini系数来确认分割点,如果目标变量是数值型,则以方差来确认分割点。

我们先来讲目标变量是分类型的情况,我们称之为分类树:

在C&R Tree算法中,Gini系数反映的是目标变量组间差异程度,系数越小,组间差异越大。Gini系数计算公式如下:

G(t)=1-(t1/T)^2-(t2/T)^2-(t3/T)^2-(tn/T)^2

其中T为总记录数,t1,t2,t3,tn…..分别为输出变量每个类别的记录数

为了比较好理解这个公式,我们以分析结果来理解公式内容,如下图:

spss

该决策树分析结果,是分析客户的流失为目标,影响的因素有小朋友个数(children),婚姻状态(Status),年龄(age)等,我们先从根节点开始看。

根节点的G(t)=1-(562/1469) ^2-(907/1469)^2=0.472421883

左边节点G(t1)=1-(439/833) ^2-(394/833) ^2=0.49854083

### 使用 IBM SPSS Modeler 进行空气质量数据分析建模 #### 导入数据并进行探索性分析 为了开始使用 IBM SPSS Modeler 对空气质量数据进行分析,首先需将数据文件导入软件中。这可以通过选择合适的数据源节点完成,例如 Excel 或数据库连接器[^1]。 ```spss * 示例代码用于加载CSV文件. GET DATA /TYPE=TEXT FILE="air_quality_data.csv" DELIMITERS="," QUALIFIER='"' DECPNT=COMMA ARRANGEMENT=DELIMITED FIRSTCASE=2 IMPORTCASE=ALL VARIABLES= time AUTO pollutant_1 AUTO ... ``` 一旦成功导入数据,应立即开展全面的数据探索工作。这项活动旨在深入了解数据特征及其分布情况,识别潜在异常值或缺失值等问题。可借助直方图、箱线图等图形化工具辅助这一过程。 #### 准备数据 在正式构建模型前,确保数据处于最佳状态至关重要。对于空气质量预测而言: - **处理零一变量**:任何仅含两个取值(如0/1)的属性应当被标记为二元标志位; - **设定目标字段**:通常情况下,“污染等级”或其他衡量标准会被指定为主要响应变量; - **清理冗余列项**:移除那些对最终结果无贡献度的维度以减少干扰因素影响准确性[^3]。 #### 构建与验证模型 针对此类环境科学领域内的课题,推荐尝试多种算法组合寻找最优方案。具体来说: - C5.0 决策树因其高效性和易于解读而成为首选之一,尤其适合分类任务中的应用实例[^4]。 ```spss * 创建C5.0决策树模型. TREE /CRITERIA=C5.0 /TARGET=pollution_level /INPUTS=(all except pollution_level) /PARTITION=RANDOM(70,30) /* 训练集占70%,测试集占30% */ /PRINT=YES /PLOT=YES ``` - 多项式回归则可用于探究连续型自变量间复杂的非线性关系模式。 无论选用何种方法论框架,在整个过程中都务必保持严谨的态度对待每一个环节——从样本划分比例的选择直至最后性能指标评估阶段均不可马虎大意。同时也要注意记录下每次实验的关键发现以便日后回顾总结经验教训[^2]。
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