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【机器学习】决策树 – Decision Tree

21 人参与  2022年07月21日 14:12  分类 : 《随便一记》  评论

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文章目录

一、决策树的分类过程二、决策树的数据结构三、决策树学习的 3 个步骤四、决策树的优缺点参考链接


一、决策树的分类过程

决策树是一种解决分类问题的算法。

在这里插入图片描述

这是一种基于 if-then-else 规则的有监督学习算法,上面的图片可以直观的表达决策树的逻辑。


二、决策树的数据结构

决策树算法采用树形结构,使用层层推理来实现最终的分类。决策树由下面几种元素构成:

根节点:包含样本的全集内部节点:对应特征属性测试叶节点:代表决策的结果

在这里插入图片描述

预测时,在树的内部节点处用某一属性值进行判断,根据判断结果决定进入哪个分支节点,直到到达叶节点处,得到分类结果。
这是一种基于 if-then-else 规则的有监督学习算法,决策树的这些规则通过训练得到,而不是人工制定的。
决策树是最简单的机器学习算法,它易于实现,可解释性强,完全符合人类的直观思维,有着广泛的应用。


三、决策树学习的 3 个步骤

在这里插入图片描述

特征选择

特征选择决定了使用哪些特征来做判断。在训练数据集中,每个样本的属性可能有很多个,不同属性的作用有大有小。因而特征选择的作用就是筛选出跟分类结果相关性较高的特征,也就是分类能力较强的特征。

在特征选择中通常使用的准则是:信息增益。

决策树生成

选择好特征后,就从根节点触发,对节点计算所有特征的信息增益,选择信息增益最大的特征作为节点特征,根据该特征的不同取值建立子节点;对每个子节点使用相同的方式生成新的子节点,直到信息增益很小或者没有特征可以选择为止。

决策树剪枝

剪枝的主要目的是对抗「过拟合」,通过主动去掉部分分支来降低过拟合的风险。


四、决策树的优缺点

优点 决策树易于理解和解释,可以可视化分析,容易提取出规则;可以同时处理标称型和数值型数据;比较适合处理有缺失属性的样本;能够处理不相关的特征;测试数据集时,运行速度比较快;在相对短的时间内能够对大型数据源做出可行且效果良好的结果。 缺点 容易发生过拟合(随机森林可以很大程度上减少过拟合);容易忽略数据集中属性的相互关联;对于那些各类别样本数量不一致的数据,在决策树中,进行属性划分时,不同的判定准则会带来不同的属性选择倾向;信息增益准则对可取数目较多的属性有所偏好(典型代表ID3算法),而增益率准则(CART)则对可取数目较少的属性有所偏好,但CART进行属性划分时候不再简单地直接利用增益率尽心划分,而是采用一种启发式规则)(只要是使用了信息增益,都有这个缺点,如RF)。ID3算法计算信息增益时结果偏向数值比较多的特征。

参考链接

决策树 – Decision tree

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