Cart决策树算法原理学习

本文详细介绍了决策树算法中的分类树和回归树的构建过程。包括使用基尼指数进行特征选择和利用平方误差来划分特征的方法,并给出了具体的计算实例。

一、分类树

1.1特征选择(基尼指数)

在构建cart决策树的时候,是通过选择基尼系数来评价特征的重要性,选择基尼指数最小的来作为划分依据。
基尼指数最早是应用在经济学当中,主要用来衡量收入分配公平度的指标,cart决策树中用它来衡量数据的不纯度或者不确定性
公式如下:
Gini(D)=1−∑pi2 Gini(D)=1-\sum{p_i}^{2}Gini(D)=1pi2
在分类问题中,样本点属于第i类的概率为pi
基尼指数越小,说明数据很纯。
Gini(D,a)=∑v∣Dv∣∣D∣Gini(Dv)Gini(D,a)=\sum_{v} \frac{|D_v|}{|D|}Gini(D_v)Gini(D,a)=

### CART决策树算法的工作原理 CART(Classification And Regression Trees)是一种经典的二叉决策树算法,由 Leo Breiman 等人在1984年提出[^1]。该算法可以用于分类和回归两种任务,并通过递归分裂的方式构建一棵二叉树。 #### 原理概述 CART的核心思想是通过对数据集进行递归分割来生成一颗二叉树结构。每次分割的目标是最小化某种衡量标准下的误差或不确定性。具体来说,在分类任务中,CART使用 **基尼指数** 来评估最佳分割点;而在回归任务中,则采用 **方差减少** 的策略[^2]。 --- ### 实现步骤 以下是基于CART算法的一般实现流程: #### 1. 数据准备 加载并预处理数据集,确保其满足建模需求。例如,对于鸢尾花数据集,可以通过 `sklearn` 提供的功能完成加载与划分操作: ```python from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split # 加载数据集 iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target # 划分训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) ``` 此部分涉及将原始数据划分为训练集和验证集以便后续模型评估[^5]。 #### 2. 构建决策树模型 利用 `DecisionTreeClassifier()` 或者自定义逻辑创建一个 CART 决策树实例。默认情况下,它会自动选择最优参数来进行分类或回归分析。 ```python from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier clf = DecisionTreeClassifier(random_state=42) # 初始化模型 clf.fit(X_train, y_train) # 使用训练数据拟合模型 ``` 这里调用了 scikit-learn 库中的方法快速搭建了一个基础版本的 CART 模型[^4]。 #### 3. 测试与评价 在独立的测试集合上运行预测功能,并计算相应的性能指标如准确度等。 ```python from sklearn.metrics import accuracy_score y_pred = clf.predict(X_test) # 对测试样本做出预测 accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred) # 计算预测精度 print("模型准确率:", accuracy) ``` 最终输出的结果展示了当前配置下所建立模型的表现情况[^5]。 #### 4. 剪枝优化 为了防止过拟合并提升泛化能力,通常还需要引入剪枝机制调整树形大小。这一步骤可通过设置最大深度(`max_depth`)或其他超参限制生长规模,或者借助成本复杂度修剪法(Cost Complexity Pruning),依据特定公式 $ C_{\alpha}(T)=C(T)+\alpha |T| $ 进行动态控制[^3]。 --- ### 总结 综上所述,CART 决策树不仅具备强大的表达能力和直观可读的特点,而且适用于多种类型的监督学习问题解决之中。然而需要注意的是,由于其固有的局限性——比如容易受到噪声干扰以及难以适应增量更新模式等问题的存在,实际应用时往往还需结合具体情况采取额外措施加以改进。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值