机器学习之分类算法-决策树、随机森林（2.3）

决策树的三种算法实现

当然决策树的原理不止信息增益这一种，还有其他方法。但是原理都类似，我们就不去举例计算。

• ID3
  • 信息增益 最大的准则
• C4.5
  • 信息增益比 最大的准则
• CART
  • 分类树: 基尼系数 最小的准则 在sklearn中可以选择划分的默认原则
  • 优势：划分更加细致（从后面例子的树显示来理解）

决策树API

• class sklearn.tree.DecisionTreeClassifier(criterion=’gini’, max_depth=None,random_state=None)
  • 决策树分类器
  • criterion:默认是’gini’系数，也可以选择信息增益的熵’entropy’
  • max_depth:树的深度大小
  • random_state:随机数种子
• 其中会有些超参数：max_depth:树的深度大小
  • 其它超参数我们会结合随机森林分析

流程分析：
             1）获取数据
             2）数据处理
                          缺失值处理
                          特征值 -> 字典类型
              3）准备好特征值 目标值
              4）划分数据集
             5）特征工程：字典特征抽取
             6）决策树预估器流程
             7）模型评估

• 优点：
  • 简单的理解和解释，树木可视化。
• 缺点：
  • 决策树学习者可以创建不能很好地推广数据的过于复杂的树，这被称为过拟合。
• 改进：
  • 减枝cart算法(决策树API当中已经实现，随机森林参数调优有相关介绍)
  • 随机森林

随机森林
              森林：包含多个决策树的分类器
              原理过程
                             训练集：
                                       N个样本
                             特征值 目标值
                                       M个特征
              两个随机：
                                训练集随机 - N个样本中随机有放回的抽样N个
                                                 bootstrap 随机有放回抽样
                                                                  [1, 2, 3, 4, 5]
                                                新的树的训练集
                                                                  [2, 2, 3, 1, 5]
                                特征随机 - 从M个特征中随机抽取m个特征
                                                 M >> m
                                                 降维
              总结
                             能够有效地运行在大数据集上，
                             处理具有高维特征的输入样本，而且不需要降维

案例：

from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier, export_graphviz
from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from sklearn.model_selection import GridSearchCV


def randomforest():
        estimator = RandomForestClassifier()
        # 1）获取数据集
        iris = load_iris()

        # 2）划分数据集
        x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(iris.data, iris.target, random_state=22)
        # 加入网格搜索与交叉验证
        # 参数准备
        param_dict = {"n_estimators": [120,200,300,500,800,1200], "max_depth": [5,8,15,25,30]}
        estimator = GridSearchCV(estimator, param_grid=param_dict, cv=3)
        estimator.fit(x_train, y_train)

        # 5）模型评估
        # 方法1：直接比对真实值和预测值
        y_predict = estimator.predict(x_test)
        print("y_predict:
", y_predict)
        print("直接比对真实值和预测值:
", y_test == y_predict)

        # 方法2：计算准确率
        score = estimator.score(x_test, y_test)
        print("准确率为：
", score)

        # 最佳参数：best_params_
        print("最佳参数：
", estimator.best_params_)
        # 最佳结果：best_score_
        print("最佳结果：
", estimator.best_score_)
        # 最佳估计器：best_estimator_
        print("最佳估计器:
", estimator.best_estimator_)
        # 交叉验证结果：cv_results_
        print("交叉验证结果:
", estimator.cv_results_)