机器学习分类器---决策树

本文介绍了决策树这一常用数据挖掘算法的基本概念及其在分类问题中的应用。详细解释了决策树构造过程中的关键步骤,包括如何通过信息增益来确定最佳划分特征,并探讨了决策树的优点与局限性。

一、决策树

经常使用决策树来处理分类问题,决策树也是最经常使用的数据挖掘算法,不需要了解机器学习的知识,就能搞明白决策树是如何工作的。
kNN算法可以完成很多分类任务,但它最大的缺点就是无法给出数据的内在含义,决策树的主要优势在于数据形式非常容易理解
决策树能够读取数据集合,其一个重要任务是为了数据中所蕴含的知识信息,因此决策树可以使用不熟悉的数据集合,并从中提取出一系列规则,在这些机器根据数据集创建规则时,就是机器学习的过程。

二、决策树的构造
1、决策树优缺点比较:

  • 优点:计算复杂度不高,输出结果易于理解,对中间值的缺失不敏感,可以处理不相关特征数据
  • 缺点:可能会产生过度匹配问题
  • 适用数据类型:数值型和标称型

2、在构造决策树时,需要解决的第一个问题是当前数据集上哪个特征在划分数据分类时起决定性作用。为了找到决定性特征,需要进行特征评估。如果某个分支下的数据属于同一类型,则已正确地划分数据分类,无需进一步对数据集进行分割。如果数据子集内的数据不属于同一类型,则需要重复划分数据子集的过程。

3、信息增益

  1. 划分数据集的大原则:将无序的数据变得更加有序。有多种划分数据集的方法,但每种方法都有各自的优缺点。
  2. 划分数据集之前之后信息发生的变化称为信息增益,计算每个特征值划分数据集获得的信息增益,获得信息增益最高的特征就是最好的选择。

三、重点

  1. 构建决策树时,通常采用递归的方法将数据集转化为决策树。一般不构造新的数据结构,而是使用python语言内嵌的数据结构字典存储树节点信息。
  2. 为了便于直观理解,使用Matplotlib的注解功能,将存储的树结构转化为易于理解的图形
### 头歌平台中的机器学习决策树相关内容 头歌(Tougo)是一个专注于在线教育和技术实践的平台,提供了丰富的课程资源和实验环境。对于机器学习领域中的决策树算法,头歌平台上通常会提供从基础理论到实际应用的全面讲解。 #### 1. **决策树的基础概念** 决策树是一种用于分类和回归任务的监督学习方法[^1]。它的基本结构由节点和边组成,其中根节点表示整个数据集,内部节点代表特征上的测试,而叶节点则存储类别标签或数值预测结果。这种分层结构使得决策树具有良好的可解释性和直观性。 #### 2. **头歌平台的学习路径** 在头歌平台上,有关于决策树的教学内容可能按照以下顺序展开: - **理论介绍** 学习者可以先掌握决策树的核心概念,比如如何通过分裂准则(如信息增益、信息增益率以及基尼指数)选择最佳分割点[^2]。 - **数学背景** 需要熟悉熵的概念及其计算方式,因为它是衡量不确定性的重要工具之一。条件熵进一步帮助分析给定条件下系统的混乱度变化情况[^2]。 - **编程实现** 使用Python作为主要开发语言,在Scikit-Learn库的支持下快速搭建并训练简单的决策树模型。下面给出一段创建决策树分类器的例子代码: ```python from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier from sklearn.model_selection import train_test_split # 加载鸢尾花数据集 iris = load_iris() X, y = iris.data, iris.target # 划分训练集与测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=42) # 初始化决策树分类器 clf = DecisionTreeClassifier(criterion='entropy', max_depth=3) # 训练模型 clf.fit(X_train, y_train) # 测试性能 accuracy = clf.score(X_test, y_test) print(f"Accuracy on the test set: {accuracy:.2f}") ``` - **模型评估** 完成建模之后,利用多种指标检验其表现效果,例如准确率(Accuracy),精确率(Precision),召回率(Recall)等[^3]。这些统计量能够反映不同场景下的适用程度。 #### 3. **高级主题探索** 除了入门级的知识外,更深层次的内容还包括但不限于: - 如何处理缺失值或者异常值; - 连续属性离散化的策略探讨; - 剪枝技术防止过拟合现象的发生——既可以通过提前停止生长(pre-pruning),也可以依靠后期调整(post-pruning)[^2]; --- ###
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