基于Python实现的ID3决策树功能示例

yipeiwu_com5年前Python基础

本文实例讲述了基于Python实现的ID3决策树功能。分享给大家供大家参考,具体如下:

ID3算法是决策树的一种,它是基于奥卡姆剃刀原理的,即用尽量用较少的东西做更多的事。ID3算法,即Iterative Dichotomiser 3,迭代二叉树3代,是Ross Quinlan发明的一种决策树算法,这个算法的基础就是上面提到的奥卡姆剃刀原理,越是小型的决策树越优于大的决策树,尽管如此,也不总是生成最小的树型结构,而是一个启发式算法。

如下示例是一个判断海洋生物数据是否是鱼类而构建的基于ID3思想的决策树

# coding=utf-8
import operator
from math import log
import time
def createDataSet():
  dataSet = [[1, 1, 'yes'],
        [1, 1, 'yes'],
        [1, 0, 'no'],
        [0, 1, 'no'],
        [0, 1, 'no'],
        [0,0,'maybe']]
  labels = ['no surfaceing', 'flippers']
  return dataSet, labels
# 计算香农熵
def calcShannonEnt(dataSet):
  numEntries = len(dataSet)
  labelCounts = {}
  for feaVec in dataSet:
    currentLabel = feaVec[-1]
    if currentLabel not in labelCounts:
      labelCounts[currentLabel] = 0
    labelCounts[currentLabel] += 1
  shannonEnt = 0.0
  for key in labelCounts:
    prob = float(labelCounts[key]) / numEntries
    shannonEnt -= prob * log(prob, 2)
  return shannonEnt
def splitDataSet(dataSet, axis, value):
  retDataSet = []
  for featVec in dataSet:
    if featVec[axis] == value:
      reducedFeatVec = featVec[:axis]
      reducedFeatVec.extend(featVec[axis + 1:])
      retDataSet.append(reducedFeatVec)
  return retDataSet
def chooseBestFeatureToSplit(dataSet):
  numFeatures = len(dataSet[0]) - 1 # 因为数据集的最后一项是标签
  baseEntropy = calcShannonEnt(dataSet)
  bestInfoGain = 0.0
  bestFeature = -1
  for i in range(numFeatures):
    featList = [example[i] for example in dataSet]
    uniqueVals = set(featList)
    newEntropy = 0.0
    for value in uniqueVals:
      subDataSet = splitDataSet(dataSet, i, value)
      prob = len(subDataSet) / float(len(dataSet))
      newEntropy += prob * calcShannonEnt(subDataSet)
    infoGain = baseEntropy - newEntropy
    if infoGain > bestInfoGain:
      bestInfoGain = infoGain
      bestFeature = i
  return bestFeature
# 因为我们递归构建决策树是根据属性的消耗进行计算的,所以可能会存在最后属性用完了,但是分类
# 还是没有算完,这时候就会采用多数表决的方式计算节点分类
def majorityCnt(classList):
  classCount = {}
  for vote in classList:
    if vote not in classCount.keys():
      classCount[vote] = 0
    classCount[vote] += 1
  return max(classCount)
def createTree(dataSet, labels):
  classList = [example[-1] for example in dataSet]
  if classList.count(classList[0]) == len(classList): # 类别相同则停止划分
    return classList[0]
  if len(dataSet[0]) == 1: # 所有特征已经用完
    return majorityCnt(classList)
  bestFeat = chooseBestFeatureToSplit(dataSet)
  bestFeatLabel = labels[bestFeat]
  myTree = {bestFeatLabel: {}}
  del (labels[bestFeat])
  featValues = [example[bestFeat] for example in dataSet]
  uniqueVals = set(featValues)
  for value in uniqueVals:
    subLabels = labels[:] # 为了不改变原始列表的内容复制了一下
    myTree[bestFeatLabel][value] = createTree(splitDataSet(dataSet,
                                bestFeat, value), subLabels)
  return myTree
def main():
  data, label = createDataSet()
  t1 = time.clock()
  myTree = createTree(data, label)
  t2 = time.clock()
  print myTree
  print 'execute for ', t2 - t1
if __name__ == '__main__':
  main()

运行结果如下:

{'no surfaceing': {0: {'flippers': {0: 'maybe', 1: 'no'}}, 1: {'flippers': {0: 'no', 1: 'yes'}}}}
execute for 0.0103958394532

最后我们测试一下这个脚本即可,如果想把这个生成的决策树用图像画出来,也只是在需要在脚本里面定义一个plottree的函数即可。

更多关于Python相关内容感兴趣的读者可查看本站专题:《Python数据结构与算法教程》、《Python加密解密算法与技巧总结》、《Python编码操作技巧总结》、《Python函数使用技巧总结》、《Python字符串操作技巧汇总》及《Python入门与进阶经典教程

希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

相关文章

python实现支付宝转账接口

python实现支付宝转账接口

由于工作需要使用python开发一个自动转账接口,记录一下开发过程。 首先需要在蚂蚁金服上申请开通开发者账户,有了开发者账户就可以使用沙箱进行开发了。 在开发之前我们需要在沙箱应用中填写...

Django框架中的对象列表视图使用示例

direct_to_template 毫无疑问是非常有用的,但Django通用视图最有用的地方是呈现数据库中的数据。 因为这个应用实在太普遍了,Django带有很多内建的通用视图来帮助你...

解决Python3下map函数的显示问题

map函数是Python里面比较重要的函数,设计灵感来自于函数式编程。Python官方文档中是这样解释map函数的: map(function, iterable, ...) Retu...

python2.7和NLTK安装详细教程

本文为大家分享了python2.7和NLTK安装教程,具体内容如下 系统:Windows 7 Ultimate 64-bits Python 2.7安装 下载Python 2.7:官网下...

Python yield 使用方法浅析

如何生成斐波那契數列 斐波那契(Fibonacci)數列是一个非常简单的递归数列,除第一个和第二个数外,任意一个数都可由前两个数相加得到。用计算机程序输出斐波那契數列的前 N 个数是一...