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決策演算法包括

發布時間: 2023-09-20 08:52:04

① 決策樹的演算法

C4.5演算法繼承了ID3演算法的優點,並在以下幾方面對ID3演算法進行了改進:
1) 用信息增益率來選擇屬性,克服了用信息增益選擇屬性時偏向選擇取值多的屬性的不足;
2) 在樹構造過程中進行剪枝;
3) 能夠完成對連續屬性的離散化處理;
4) 能夠對不完整數據進行處理。
C4.5演算法有如下優點:產生的分類規則易於理解,准確率較高。其缺點是:在構造樹的過程中,需要對數據集進行多次的順序掃描和排序,因而導致演算法的低效。此外,C4.5隻適合於能夠駐留於內存的數據集,當訓練集大得無法在內存容納時程序無法運行。
具體演算法步驟如下;
1創建節點N
2如果訓練集為空,在返回節點N標記為Failure
3如果訓練集中的所有記錄都屬於同一個類別,則以該類別標記節點N
4如果候選屬性為空,則返回N作為葉節點,標記為訓練集中最普通的類;
5for each 候選屬性 attribute_list
6if 候選屬性是連續的then
7對該屬性進行離散化
8選擇候選屬性attribute_list中具有最高信息增益率的屬性D
9標記節點N為屬性D
10for each 屬性D的一致值d
11由節點N長出一個條件為D=d的分支
12設s是訓練集中D=d的訓練樣本的集合
13if s為空
14加上一個樹葉,標記為訓練集中最普通的類
15else加上一個有C4.5(R - {D},C,s)返回的點 背景:
分類與回歸樹(CART——Classification And Regression Tree)) 是一種非常有趣並且十分有效的非參數分類和回歸方法。它通過構建二叉樹達到預測目的。
分類與回歸樹CART 模型最早由Breiman 等人提出,已經在統計領域和數據挖掘技術中普遍使用。它採用與傳統統計學完全不同的方式構建預測准則,它是以二叉樹的形式給出,易於理解、使用和解釋。由CART 模型構建的預測樹在很多情況下比常用的統計方法構建的代數學預測准則更加准確,且數據越復雜、變數越多,演算法的優越性就越顯著。模型的關鍵是預測准則的構建,准確的。
定義:
分類和回歸首先利用已知的多變數數據構建預測准則, 進而根據其它變數值對一個變數進行預測。在分類中, 人們往往先對某一客體進行各種測量, 然後利用一定的分類准則確定該客體歸屬那一類。例如, 給定某一化石的鑒定特徵, 預測該化石屬那一科、那一屬, 甚至那一種。另外一個例子是, 已知某一地區的地質和物化探信息, 預測該區是否有礦。回歸則與分類不同, 它被用來預測客體的某一數值, 而不是客體的歸類。例如, 給定某一地區的礦產資源特徵, 預測該區的資源量。

② 決策樹決策法是

決策樹分類演算法是數據挖掘技術中的一種預測模型,它通過次序、無規則的樣本數據集推理出決策樹表示形式,並用於目標數據集的分類。它可以用來處理高維數據且具有很好的准確率,其構造不需要任何領域知識或參數設置,因此適合於探測式知識發現。目前決策樹分類演算法已經成功地應用於許多領域的分類,如商業、醫學、製造和生產、金融分析、天文學和分子生物學等。
決策樹整體結構類似於流程圖的樹結構,其中每個內部節點(非葉節點)表示在某個屬性上的測試,每個分枝代表一個測試輸出,而每個樹葉節點(或終結點)存放一個類標號。樹的最頂層節點是根節點。
在決策樹的構建過程中,採用自頂向下的遞歸方式,在樹的內部結點進行屬性值(預測變數)的比較並根據不同的屬性值判斷從該結點向下的分支直至葉節點的形成,為了避免決策樹過於復雜和龐大,同時防止過度擬合現象的發生,需要在生成決策樹的過程中或者是結束後對決策樹進行剪枝。
「如何使用決策樹分類?」我們可以直接利用生成的決策樹模型,即給定一個與樣本數據具有相同屬性但類標號未知元組X,在決策樹上測試數據集的屬性值,根據某條由根到葉節點的路徑,該葉節點就存放著該元組的類預測;我們也可以將決策樹模型轉換成分類規則集,每條規則對應由根到葉節點路徑上的判斷條件以及葉節點中的類別,然後利用規則集對未知元組進行類別劃分。
目前主要的決策樹分類演算法有:在20世紀80年代後期和80年代初期,機器學習研究者I.Ross.Quinlan開發了決策樹演算法,稱作ID3。Quinlan後來提出了C4.5。1984年幾位統計學家(L.Breiman,J.Friedman,R.Qlshen和C.Stone)出版了分類與回歸樹(CART)。C5.0是Quinlan在C4.5演算法的基礎上引入Boosting技術而來新演算法,但是Quinlan提出的C5.0演算法是直接做成應用軟體進行商業化的,因此Quinlan對C5.0演算法的步驟及數學描述還未公布,此外還有張曉賀開發的用於遙感影像分類的提升樹GLC樹。

③ 決策樹演算法

決策樹演算法的演算法理論和應用場景

演算法理論:

我了解的決策樹演算法,主要有三種,最早期的ID3,再到後來的C4.5和CART這三種演算法。

這三種演算法的大致框架近似。

決策樹的學習過程

1.特徵選擇

在訓練數據中 眾多X中選擇一個特徵作為當前節點分裂的標准。如何選擇特徵有著很多不同量化評估標准,從而衍生出不同的決策樹演算法。

2.決策樹生成

根據選擇的特徵評估標准,從上至下遞歸生成子節點,直到數據集不可分或者最小節點滿足閾值,此時決策樹停止生長。

3.剪枝

決策樹極其容易過擬合,一般需要通過剪枝,縮小樹結構規模、緩解過擬合。剪枝技術有前剪枝和後剪枝兩種。

有些演算法用剪枝過程,有些沒有,如ID3。

預剪枝:對每個結點劃分前先進行估計,若當前結點的劃分不能帶來決策樹的泛化性能的提升,則停止劃分,並標記為葉結點。

後剪枝:現從訓練集生成一棵完整的決策樹,然後自底向上對非葉子結點進行考察,若該結點對應的子樹用葉結點能帶來決策樹泛化性能的提升,則將該子樹替換為葉結點。

但不管是預剪枝還是後剪枝都是用驗證集的數據進行評估。

ID3演算法是最早成型的決策樹演算法。ID3的演算法核心是在決策樹各個節點上應用信息增益准則來選擇特徵,遞歸構建決策樹。缺點是,在選擇分裂變數時容易選擇分類多的特徵,如ID值【值越多、分叉越多,子節點的不純度就越小,信息增益就越大】。

ID3之所以無法 處理缺失值、無法處理連續值、不剪紙等情況,主要是當時的重點並不是這些。

C4.5演算法與ID3近似,只是分裂標准從 信息增益 轉變成  信息增益率。可以處理連續值,含剪枝,可以處理缺失值,這里的做法多是 概率權重。

CART:1.可以處理連續值 2.可以進行缺失值處理 3.支持剪枝 4.可以分類可以回歸。

缺失值的處理是 作為一個單獨的類別進行分類。

建立CART樹

我們的演算法從根節點開始,用訓練集遞歸的建立CART樹。

1) 對於當前節點的數據集為D,如果樣本個數小於閾值或者沒有特徵,則返回決策子樹,當前節點停止遞歸。

2) 計算樣本集D的基尼系數, 如果基尼系數小於閾值 (說明已經很純了!!不需要再分了!!),則返回決策樹子樹,當前節點停止遞歸。

3) 計算當前節點現有的各個特徵的各個特徵值對數據集D的基尼系數。

4) 在計算出來的各個特徵的各個特徵值對數據集D的基尼系數中,選擇 基尼系數最小的特徵A和對應的特徵值a。根據這個最優特徵和最優特徵值,把數據集劃分成兩部分D1和D2,同時建立當前節點的左右節點,做節點的數據集D為D1,右節點的數據集D為D2。 (註:注意是二叉樹,故這里的D1和D2是有集合關系的,D2=D-D1)

5) 對左右的子節點遞歸的調用1-4步,生成決策樹。

CART採用的辦法是後剪枝法,即先生成決策樹,然後產生所有可能的剪枝後的CART樹,然後使用交叉驗證來檢驗各種剪枝的效果,選擇泛化能力最好的剪枝策略。

應用場景

比如欺詐問題中,通過決策樹演算法簡單分類,默認是CART的分類樹,默認不剪枝。然後在出圖後,自行選擇合適的葉節點進行拒絕操作。

這個不剪枝是因為欺詐問題的特殊性,欺詐問題一般而言較少,如數據的萬幾水平,即正樣本少,而整個欺詐問題需要解決的速度較快。此時只能根據業務要求,迅速針對已有的正樣本情況,在控制准確率的前提下,盡可能提高召回率。這種情況下,可以使用決策樹來簡單應用,這個可以替代原本手工選擇特徵及特徵閾值的情況。

④ 決策樹演算法的典型演算法

決策樹的典型演算法有ID3,C4.5,CART等。
國際權威的學術組織,數據挖掘國際會議ICDM (the IEEE International Conference on Data Mining)在2006年12月評選出了數據挖掘領域的十大經典演算法中,C4.5演算法排名第一。C4.5演算法是機器學習演算法中的一種分類決策樹演算法,其核心演算法是ID3演算法。C4.5演算法產生的分類規則易於理解,准確率較高。不過在構造樹的過程中,需要對數據集進行多次的順序掃描和排序,在實際應用中因而會導致演算法的低效。
決策樹演算法的優點如下:
(1)分類精度高;
(2)生成的模式簡單;
(3)對雜訊數據有很好的健壯性。
因而是目前應用最為廣泛的歸納推理演算法之一,在數據挖掘中受到研究者的廣泛關注。

⑤ 決策樹演算法有哪些

決策樹演算法有隨機森林,GBDT,XGboost,這些都是基於決策樹的

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