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[其他资源] 基于Python实现的决策树模型

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杨利霞        

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    开心
    2021-8-11 17:59
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    [LV.4]偶尔看看III

    网络挑战赛参赛者

    网络挑战赛参赛者

    自我介绍
    本人女,毕业于内蒙古科技大学,担任文职专业,毕业专业英语。

    群组: 2018美赛大象算法课程

    群组: 2018美赛护航培训课程

    群组: 2019年 数学中国站长建

    群组: 2019年数据分析师课程

    群组: 2018年大象老师国赛优

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    1#
    发表于 2022-9-12 18:10 |只看该作者 |正序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    基于Python实现的决策树模型
    6 [+ }* S/ J# Q  V* E+ g" k$ D! G: ?% D& r8 R/ n4 K" E
    决策树模型; z! a% h  K; O4 Z% d% t
    目录
    ; x, M* p/ b2 Z6 I2 V人工智能第五次实验报告 1, F) A7 r+ I  k$ C' u# v. y
    决策树模型 1
    1 P/ y6 K6 a! t" x$ R一 、问题背景 18 g! Y. u* C. j0 P1 T) [' Y
    1.1 监督学习简介 1
    . `3 u! q1 t$ q2 ]+ ?7 \1.2 决策树简介 1
    $ u' A+ ^! H4 U! l. [二 、程序说明 3
    # j, I/ T. ]2 N+ p4 M2.1 数据载入 31 E' n7 Q* [: d7 E* A% s& e6 R
    2.2 功能函数 3
    7 F, N# u4 i9 _8 O) Q( n2.3 决策树模型 4
    # y0 e+ S! a+ y0 n4 j  d4 ]" K' o三 、程序测试 5
    6 b2 y2 D% M4 R% N' H2 j3.1 数据集说明 5
    7 k$ B0 z+ e. Z# @# ~; p3.2 决策树生成和测试 6
    8 e% V8 Z* m1 b- a3.3 学习曲线评估算法精度 7' z9 |# e& U+ x  o$ N2 b+ ~" W
    四 、实验总结 86 j6 u  B: q7 A" l4 f3 n1 H6 f' x2 C
    附 录 - 程序代码 8
    % T" N0 W8 o/ G; B+ D. t" @% x一 、问题背景) \+ `; Y& J. X' f2 ^3 N* v
    1.1监督学习简介
    1 t; s: S* B2 x3 G4 S- b% {" W6 ^6 @- Z" i机器学习的形式包括无监督学习,强化学习,监督学习和半监督学习;学习任务有分类、聚类和回 归等。! \& _* A& h& h, V, s& L
    监督学习通过观察“输入—输出”对,学习从输入到输出的映射函数。分类监督学习的训练集为标记 数据,本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=16720每一条数据有对应的”标签“,根据标签可以将数据集分为若干个类别。分类监督学习经训练集生 成一个学习模型,可以用来预测一条新数据的标签。
    5 i# V) P% A4 g' u8 K常见的监督学习模型有决策树、KNN算法、朴素贝叶斯和随机森林等。
    / t. M  X+ W) @: ^' B" e5 f' }1.2决策树简介  D2 N/ J8 k# l( X  R* i$ e' |( b/ x
    决策树归纳是一类简单的机器学习形式,它表示为一个函数,以属性值向量作为输入,返回一个决策。
    " B# J0 K/ H. `9 m# W6 S7 K决策树的组成
    & b; Q; R7 z; N0 j0 [决策树由内节点上的属性值测试、分支上的属性值和叶子节点上的输出值组成。
    4 @/ F- B$ b% q2 Q) M7 h+ \* n# \* `3 R) g$ y0 ]$ e) V
    import numpy as np% W7 \- U4 `0 z; h
    from matplotlib import pyplot as plt
    : q0 a7 C6 `5 }* Z. C! H& Vfrom math import log& E6 E+ a4 R4 D; @
    import pandas as pd# r+ O7 ^6 H* ?) x, t( [
    import pydotplus as pdp- K! ]; J) |0 S6 L; e

    & T9 n( w2 q$ I9 w4 q0 r0 i"""
    : x, b) R& \, X) V) K" t: ~19335286 郑有为5 Y9 x1 M2 c1 B. t
    人工智能作业 - 实现ID3决策树
    # e! ~" _9 N+ b% s"""; ]5 ]! L# D! y" L( q2 F

    ; i4 i# Y, B" L' u1 unonce = 0  # 用来给节点一个全局ID
    2 C; |& X. e& m. y9 Zcolor_i = 0" R" o# A, @, c  `$ C
    # 绘图时节点可选的颜色, 非叶子节点是蓝色的, 叶子节点根据分类被赋予不同的颜色1 H" I8 e% G5 |$ I- i% }
    color_set = ["#AAFFDD", "#DDAAFF", "#DDFFAA", "#FFAADD", "#FFDDAA"]
    / x* j) a. O6 X( x( e% c; {
    . o* v7 Z2 l' W$ s# 载入汽车数据, 判断顾客要不要买
    2 _0 R# Z$ }# U2 q8 {& g, ~class load_car:
    # P1 `4 g/ ~6 C% ~    # 在表格中,最后一列是分类结果3 h! \# a) F: }9 p( O
        # feature_names: 属性名列表
    0 M8 A9 m% |! a. i$ Y    # target_names: 标签(分类)名
    " r' Q% D% o7 f+ a7 D0 [    # data: 属性数据矩阵, 每行是一个数据, 每个数据是每个属性的对应值的列表, |; |# `5 G2 z3 X! `+ L0 `* ~
        # target: 目标分类值列表
    7 `! P- r4 H3 x0 q- u    def __init__(self):
    2 U- r2 l! V  x) b* d" F        df = pd.read_csv('../dataset/car/car_train.csv')
    2 [$ o7 a, k* @# N        labels = df.columns.values
    ! b- [& H0 }! ~4 v& j" ^7 Z# e% x' j% r        data_array = np.array(df[1:])
    4 ^- P9 V6 I6 l6 X        self.feature_names = labels[0:-1]
    7 Q& u2 A$ _+ L; @        self.target_names = labels[-1]
    1 h: R0 l5 k% Q, s) O        self.data = data_array[0:,0:-1]
      {9 X0 i! b0 `# }! f9 W1 d$ E        self.target = data_array[0:,-1]
    0 D$ ~1 a' |) a9 P5 b  N0 E! ^* P$ Q6 [* l" ^7 W
    # 载入蘑菇数据, 鉴别蘑菇是否有毒; |: {& ?/ _; B  p* w& X
    class load_mushroom:
    - P  E( J) n( Q; k% _. o" {    # 在表格中, 第一列是分类结果: e 可食用; p 有毒./ T! U4 @1 V9 |. l
        # feature_names: 属性名列表, `6 `& w7 \6 ]4 L) v/ P. \' j& v* p
        # target_names: 标签(分类)名0 |' t! D2 l! Q( S
        # data: 属性数据矩阵, 每行是一个数据, 每个数据是每个属性的对应值的列表
      s( \8 E& D* s+ Q2 Z4 _    # target: 目标分类值列表
    * U; `# `5 v. I- N9 v% p( N5 u    def __init__(self):
    5 I" o5 D6 r! _1 M0 |        df = pd.read_csv('../dataset/mushroom/agaricus-lepiota.data')4 ], T: F1 K- U: i
            data_array = np.array(df)8 K( z& P- U/ h: E# I% c/ D; A
            labels = ["edible/poisonous", "cap-shape", "cap-surface", "cap-color", "bruises", "odor", "gill-attachment",& O' ]: X) ]. w. X: ]% a/ K
                      "gill-spacing", "gill-size", "gill-color", "stalk-shape", "stalk-root", "stalk-surface-above-ring",
    5 Q4 v7 s$ j8 D: w6 N9 t                  "stalk-surface-below-ring", "stalk-color-above-ring", "stalk-color-below-ring",
    5 P. Q+ m$ @% z0 y                  "veil-type", "veil-color", "ring-number", "ring-type", "spore-print-color", "population", "habitat"]
    4 i9 i+ [+ ?! k, h. D, x        self.feature_names = labels[1:]
    ! R# X( [: p; ~% s) T        self.target_names = labels[0]( @# a+ h$ [- _
            self.data = data_array[0:,1:]+ w" K# z* z0 _/ h  i2 ?
            self.target = data_array[0:,0]% ?6 e  l) T0 A& R6 }

    " d5 W# G9 t5 j: ~- d# 创建一个临时的子数据集, 在划分测试集和训练集时使用2 }2 Q+ X1 P) L0 x6 U
    class new_dataset:
    & \3 u/ |# ~0 F    # feature_names: 属性名列表- x* n$ P( A( n
        # target_names: 标签(分类)名1 r5 \3 E4 R% R% \* z
        # data: 属性数据矩阵, 每行是一个数据, 每个数据是每个属性的对应值的列表6 Y. J- g$ V& j
        # target: 目标分类值列表2 a  Z5 }$ f% M2 u- r
        def __init__(self, f_n, t_n, d, t):5 t' @: Q# F4 O% O3 c
            self.feature_names = f_n
    6 x* N' @1 P0 {3 Q: \8 S' G        self.target_names = t_n
    8 a' y- A1 K6 l8 L: m! K1 z        self.data = d
    1 q% w/ H4 G/ Q& y( W% A% {        self.target = t! }$ t, q6 Z/ l- o/ K& S
    ( |6 m) _/ i5 v; Y0 u! K- o( w
    # 计算熵, 熵的数学公式为: $H(V) = - \sum_{k} P(v_k) \log_2 P(v_k)$& j, y& j; ~9 D/ Z, a" r
    #        其中 P(v_k) 是随机变量 V 具有值 V_k 的概率8 I! x6 l) @) k9 t  M
    # target: 分类结果的列表, return: 信息熵
    3 V0 `; c0 F9 t, cdef get_h(target):! c1 J& e. Y. B' w2 B
        target_count = {}
    " m6 @. y$ q9 ~' e, a    for i in range(len(target)):
    0 @$ f; V, W' w6 _. A4 |        label = target& F# h7 E3 E, T" W' |$ Y* q
            if label not in target_count.keys():6 }! H" w& L0 {! L; N
                target_count[label] = 1.0
      ~, y+ I' K& n! G& C  R        else:
    / m8 D& Z# @2 _) ^: o            target_count[label] += 1.0
    2 K2 U. T1 k- C* O3 U    h = 0.0
      w; l$ r, n$ A* m7 G3 z    for k in target_count:
    7 v. ?* s$ U4 o/ i        p = target_count[k] / len(target)& x$ C- H& S9 |' W, v1 a; L
            h -= p * log(p, 2)
    3 g0 C7 W; i3 X. E$ u    return h
    0 J5 ^4 F: I+ t9 O5 h. T( f
    ! A; ]( p. C+ y# 取数据子集, 选择条件是原数据集中的属性 feature_name 值是否等于 feature_value+ n& c% ^! g- N$ @- v! U
    # 注: 选择后会从数据子集中删去 feature_name 属性对应的一列9 v/ v5 E$ u; S" n+ o5 x( P
    def get_subset(dataset, feature_name, feature_value):
    8 s+ M  B8 L8 u* N0 L    sub_data = []
    ' U" v& F) T; N    sub_target = []
    , a7 i& D+ w; a9 i4 n, l: K" E/ `    f_index = -1
    " y  m5 z7 U) d    for i in range(len(dataset.feature_names)):
    . a$ m9 }. t' W, P" [        if dataset.feature_names == feature_name:
    " D. ?5 {9 p* n            f_index = i
    2 V; k+ o. D9 W8 @2 N3 ?$ T9 x            break
    , ?1 G! b/ \$ |" b1 O0 S6 u1 _. X; [( s' R9 y$ v
        for i in range(len(dataset.data)):
    4 c' Z& @8 ^- b9 Q$ U0 z        if dataset.data[f_index] == feature_value:
    , s2 v- l: [4 U* j8 ^( p- R9 o            l = list(dataset.data[:f_index])
    % j! E5 @( {1 ]! I4 r            l.extend(dataset.data[f_index+1:])
    5 k) x: \9 j9 E2 h! f. t( J            sub_data.append(l)
    0 I& Y. T5 `* z& F3 X            sub_target.append(dataset.target)
    5 F5 x7 T4 ^% \) G, F
    8 b! l  }5 V3 v5 z0 \# @& e8 p    sub_feature_names = list(dataset.feature_names[:f_index])
    - T7 [$ I) f1 y5 V5 L( p    sub_feature_names.extend(dataset.feature_names[f_index+1:])
    - _( C4 z# I* r" ^  \    return new_dataset(sub_feature_names, dataset.target_names, sub_data, sub_target)5 `8 P8 u1 u% A: ~
    - Z( w) v9 _7 V6 C5 I
    # 寻找并返回信息收益最大的属性划分2 R: T9 T- N& ?
    # 信息收益值划分该数据集前后的熵减4 |% Q4 W. v# X5 S, r9 B8 w3 }
    # 计算公式为: Gain(A) = get_h(ori_target) - sum(|sub_target| / |ori_target| * get_h(sub_target))$. \: m5 c2 Q/ L
    def best_spilt(dataset):, z+ A( u! k. x, D9 m% b
    - D! U+ e, A4 ]5 {
        base_h = get_h(dataset.target)+ q$ Q8 o+ m! r
        best_gain = 0.0: @+ I! ?% Y5 Q4 S( L
        best_feature = None8 c- E! e% \/ u; x% e9 m
        for i in range(len(dataset.feature_names)):
      `# \. w# F% _        feature_range = []
    ' X/ y1 H- W$ g- @+ s# L1 c7 }        for j in range(len(dataset.data)):
    - K6 t: V. n* m2 w$ _" B* L: M" u: b" K            if dataset.data[j] not in feature_range:% ^- F0 ?! a2 k" ?; v* O+ u% _
                    feature_range.append(dataset.data[j])+ \; l$ N& M3 z0 V
    / f% `8 n) N7 d% [4 ^4 U
            spilt_h = 0.04 C8 K$ o, D. b0 ^$ ^
            for feature_value in feature_range:( X) j) v0 l! A0 Z: @, ?# Y) P
                subset = get_subset(dataset, dataset.feature_names, feature_value)- }/ {! M7 {6 d- }
                spilt_h += len(subset.target) / len(dataset.target) * get_h(subset.target)  u% P4 K) O. a
    ; U9 n' P" ~* D7 y$ o* s
            if best_gain <= base_h - spilt_h:
    6 V, v, _, P% Q$ a4 I            best_gain = base_h - spilt_h
    ; Z* j; W- g% u4 V# \4 R' U3 }            best_feature = dataset.feature_names6 A3 l1 J; |* @! B4 T1 T0 Y
    5 w' g: _; A" k) Y$ \# j4 B
        return best_feature
    + o# V9 D' X5 }: v
    & Z% r- s% e7 c& ]0 j# 返回数据集中一个数据最可能的标签* L2 [% l$ x9 w! P6 F5 E  o0 x
    def vote_most(dataset):8 L2 W7 E: R0 B% J
        target_range = {}: r# e- F. u9 E" Y
        best_target = None+ U. Z  }3 o, U9 Z
        best_vote = 0- U/ F, H9 G" O1 G

    ! n- F; Y( @0 E3 h! e    for t in dataset.target:" w) I0 Q) U. ?8 z
            if t not in target_range.keys():$ e6 f# {4 v. d0 \: \
                target_range[t] = 1
    $ `: F/ F" B# W4 z% f* ]" L        else:
    # c7 N$ i; p+ B5 {' U, u            target_range[t] += 1
    6 F2 ]+ V: ^1 H
    6 t" ?" a9 U, u! x$ d    for t in target_range.keys():
    # A' g' A- V( O        if target_range[t] > best_vote:$ ?: a1 e9 v7 R  ~/ @
                best_vote = target_range[t]
    2 b$ z4 P, g0 W8 B# r7 C9 [. a            best_target = t
    5 z5 o5 X2 [# f9 }. Y$ h- e  y8 q
    / [; M( L- t3 a; l8 f) O    return best_target
    ! `8 M' ~2 W/ Q6 U8 v( y& r, `- J8 E+ c
    ' D; R1 h" i. X  d6 s# 返回测试的正确率
    , k* {' [1 M) [& `+ a# predict_result: 预测标签列表, target_result: 实际标签列表
    7 b# b/ ?3 _3 Kdef accuracy_rate(predict_result, target_result):1 O/ z+ L' ?8 D( d
        # print("Predict Result: ", predict_result)
    # t3 x& m# X* K8 Z# u0 @  Y# O    # print("Target Result:  ", target_result)" u" o! r4 D* `- n
        accuracy_score = 0
    ' i; G( @- x, D    for i in range(len(predict_result)):
    / U2 h' A, d( j        if predict_result == target_result:
    ! p5 c9 l. e" i" W* E6 h0 }            accuracy_score += 1
    1 j- o- `$ W3 o. A8 ~    return accuracy_score / len(predict_result)0 j$ m, a5 l& J9 M5 l2 }- M

    & s) N3 n* w, i7 V# 决策树的节点结构
    + e$ n+ H% L2 \5 B+ ~class dt_node:
      t/ S) a9 g$ T9 J- D0 t) ^0 \% D2 x" o
        def __init__(self, content, is_leaf=False, parent=None):
      O% A, \/ g  ^' r        global nonce2 j' W3 j9 w. }- Y4 @" k
            self.id = nonce # 为节点赋予一个全局ID, 目的是方便画图
    , y+ q7 E  X  W3 S        nonce += 1/ {0 Y8 I( Y; z) O( R* T
            self.feature_name = None
    3 c8 C! Z! x+ c: |# W4 x. x  z( k        self.target_value = None& ^+ x% k0 S+ R& V
            self.vote_most = None # 记录当前节点最可能的标签( ]7 G) k: w* C) _
            if not is_leaf:
    $ A2 `) o/ d1 I$ {7 I/ m0 H1 N$ V9 [            self.feature_name = content # 非叶子节点的属性名
    " Y$ T& F5 e/ H7 F4 w        else:
    ' L' Q' H! k2 C4 |+ a            self.target_value = content # 叶子节点的标签% W7 P1 |0 |) h/ V/ D
    $ b5 F% \! P8 P% U
            self.parent = parent
    : c9 f/ b# G4 o! l        self.child = {} # 以当前节点的属性对应的属性值作为键值- g* {* }& K; F( E6 @
    ! o3 i/ b2 Z8 ^- l0 j: s7 r% {) D
    # 决策树模型) s" a( S0 y* n- z+ f
    class dt_tree:
    : z9 `4 m: ?! N9 j! P0 Q: o( b1 N3 Z; Y: ~1 a* U% D2 O+ _
        def __init__(self):
    , n1 n0 y: e& ~1 Q& f4 L- O/ L. F        self.tree = None # 决策树的根节点$ k; s# \8 Z5 w1 C0 m
            self.map_str = """
    2 a" O4 ?! f, k" ]            digraph demo{/ h9 ?, c) s7 K; r# T
                node [shape=box, style="rounded", color="black", fontname="Microsoft YaHei"];
    ; _( J' w& K: y( n. ~0 |. x            edge [fontname="Microsoft YaHei"];- }  E3 I; w0 y! m6 C! p7 `
                """ # 用于作图: pydotplus 格式的树图生成代码结构% I' x7 h/ Q9 T3 U
            self.color_dir = {} # 用于作图: 叶子节点可选颜色, 以标签值为键值5 E' L+ s) S& H

    ! ~$ A# y" n+ L' J3 `# \    # 训练模型, train_set: 训练集
    2 u" P0 s- a( y    def fit(self, train_set):3 N7 e, t/ h! B& m/ ?* |7 ]. ?+ ?9 S
    + b" h6 Q/ ]9 U3 l5 f3 F
            if len(train_set.target) <= 0:  # 如果测试集数据为空, 则返回空节点, 结束递归
    6 i9 ], t/ G" x, h5 _0 H            return None7 X& `# V# P3 v2 z
    * S9 F* I* A$ D
            target_all_same = True! W0 D2 p1 g$ Q, Z# [3 H1 L' U
            for i in train_set.target:
    / j' Q! ]# j6 D& I1 y) z+ J0 r: p            if i != train_set.target[0]:. P5 }7 c. d% T# F1 N4 q: l5 I5 l6 N
                    target_all_same = False
    , S5 ]$ K6 w% k/ ~/ q: g! X                break( b' [: g* o. r$ A5 m3 v

    ; `" h$ y' [0 c- k: U8 Z7 ]4 q        if target_all_same:  # 如果测试集数据中所有数据的标签相同, 则构造叶子节点, 结束递归+ N% D$ ]  {8 `$ y: U# L/ \: O
                node = dt_node(train_set.target[0], is_leaf=True)
    + [9 ~+ h- l% `# Y            if self.tree == None:  # 如果根节点为空,则让该节点成为根节点
    5 J9 b  r8 }' A6 U, y8 Z                self.tree = node( f% D& b0 A; X5 S# l  i$ N, T

    7 H+ P% o. m5 H( p            # 用于作图, 更新 map_str 内容, 为树图增加一个内容为标签值的叶子节点8 u2 ?2 J! ^) Q+ n) x" p
                node_content = "标签:" + str(node.target_value): W6 {& l, P; V/ i& E
                self.map_str += "id" + str(node.id) + "[label=\"" + node_content + "\", fillcolor=\"" + self.color_dir[node.target_value] + "\", style=filled]\n"
    5 w; C" o! i0 L. Z7 ?' C! X; q/ {5 b% _4 ~. U+ E
                return node
    1 W$ N2 J+ N2 l7 P" n% C, z        elif len(train_set.feature_names) == 0:  # 如果测试集待考虑属性为空, 则构造叶子节点, 结束递归
    % G: {7 E4 G% \* j2 j            node = dt_node(vote_most(train_set), is_leaf=True)  # 这里让叶子结点的标签为概率上最可能的标签
    9 J+ ]$ W( u) Y0 N$ L; l" P            if self.tree == None:  # 如果根节点为空,则让该节点成为根节点+ F  ^0 a* u' q
                    self.color_dir[vote_most(train_set)] = color_set[0]$ \6 a4 V" k5 C2 q- x% N
                    self.tree = node2 [+ B0 z3 v# L4 n, J2 M

    8 v0 W, u) T# y# {2 j$ {& C8 ?# S% J            # 用于作图, 更新 map_str 内容, 为树图增加一个内容为标签值的叶子节点) `0 E8 u3 w0 K! H9 |/ Q
                node_content = "标签:" + str(node.target_value)) _7 g# z6 ?+ v
                self.map_str += "id" + str(node.id) + "[label=\"" + node_content + "\", fillcolor=\"" + self.color_dir[node.target_value] + "\", style=filled]\n"+ \9 ~" m/ f: N

    * ~. W. p5 z" \0 i            return node! v. }* C7 |' G7 l: E! M
            else: # 普通情况, 构建一个内容为属性的非叶子节点
    9 M" M2 i/ X  G8 L- H, S            best_feature = best_spilt(train_set) # 寻找最优划分属性, 作为该结点的值6 ]2 t2 i( g# N1 V7 h- i. r
                best_feature_index = -1
    . L$ ]" j% c1 c  G0 h! S/ f& ?; G            for i in range(len(train_set.feature_names)):
    & ]1 Q* W0 P  _: P6 P) }) h1 e                if train_set.feature_names == best_feature:
    3 H9 D$ z! [/ Z8 O8 `                    best_feature_index = i
    & n" Z( M) }5 k, y6 L; q                    break, y+ Q% m2 q2 Y2 b9 }* |, x  _7 b

    / q' T& a( v: E% E& }, }            node = dt_node(best_feature)
    7 I1 e9 E# j! V' l- G7 B, g            node.vote_most = vote_most(train_set)
    7 M/ |% S* h" Q* a  _+ Y            if self.tree == None: # 如果根节点为空,则让该节点成为根节点7 r. N; k# [( ]: m& n% D; ~, I. C
                    self.tree = node
    : n, E' F$ c( `2 P% a! }' `. l                # 用于作图, 初始化叶子节点可选颜色
    ; F9 I3 R' r3 X; C8 H  j                for i in range(len(train_set.target)):
    + \3 @( k- u1 O0 g6 x                    if train_set.target not in self.color_dir:
    $ Y; |, i( W4 q: w5 e1 \& |                        global color_i! D8 H8 R# U7 m5 _- K
                            self.color_dir[train_set.target] = color_set[color_i]
    8 x# r$ V" o: u, ?& f  ?0 x                        color_i += 15 E9 v* y& k) v1 I
                            color_i %= len(color_set)
    3 Y$ d1 k: x2 e3 X+ B
    ( Z; f/ F- R/ e& T7 t5 a2 d; W            feature_range = [] # 获取该属性出现在数据集中的可选属性值2 E. Z8 d6 J, a
                for t in train_set.data:% a2 Y4 W5 i: h  F& K; @
                    if t[best_feature_index] not in feature_range:% C" J- [& P* e
                        feature_range.append(t[best_feature_index])/ c0 O) ]9 ]1 |7 K# ?
    9 }9 W. \) w2 {+ n8 G( i
                # 用于做图, 创建一个内容为属性的非叶子节点
    , R9 u! N1 @9 n; S5 p7 O# r. j  s            node_content = "属性:" + node.feature_name
    : o( P9 W( J* H0 L' t+ u. U            self.map_str += "id" + str(node.id) + "[label=\"" + node_content + "\", fillcolor=\"#AADDFF\", style=filled]\n"" _7 Q7 d8 ~- R, Q% z
    2 V8 M9 b# _+ g' U
                for feature_value in feature_range:
    * B2 m; @. @* ~8 ]  q5 G6 b$ {2 j2 l                subset = get_subset(train_set, best_feature, feature_value)  # 获取每一个子集
    ! q: @$ o1 X% }8 N" C1 C                node.child[feature_value] = self.fit(subset)  # 递归调用 fit 函数生成子节点
    ) L6 O+ Z$ p( G! @" [                if node.child[feature_value] == None:
    ; y, o5 @0 h) C9 _7 O" \; \* m                    # 如果创建的子节点为空, 则创建一个叶子节点作为其子节点, 其中标签值为概率上最可能的标签
    , \$ D; A1 N# z                    node.child[feature_value] = dt_node(vote_most(train_set), is_leaf=True)* Z8 Y* y" C  s7 \' R2 r
                    node.child[feature_value].parent = node3 X" M6 V* E1 M
    ; J2 c4 J& z7 \; n, V' D: y/ |5 b
                    # 用于做图, 创建当前节点到所有子节点的连线
    5 N" q; T  S- z" M2 E' l                self.map_str += "id" + str(node.id) + " -> " + "id" + str(node.child[feature_value].id) + "[label=\"" + str(feature_value) + "\"]\n"
    % P- z' f4 L- ~6 B# m" S4 v' P
    9 u$ O% Z* [4 U& d            # print("Rest Festure: ", train_set.feature_names)
    , |" g. G2 E; y9 W3 P0 f            # print("Best Feature: ", best_feature_index, best_feature, "Feature Range: ", feature_range)" ~' k, q% J! x: G  _
                # for feature_value in feature_range:5 i& Z8 M# N) R+ v9 z7 U1 w
                #     print("Child[", feature_value, "]: ", node.child[feature_value].feature_name, node.child[feature_value].target_value)
    " z: T3 N% ~' c& Q2 {: _, Y( G            return node
    - _" b, t2 C' \( ]/ h8 @8 L2 ]1 z+ \+ t. L# ~. m6 W
        # 测试模型, 对测试集 test_set 进行预测
    4 D, _2 [) ~" @2 t( C- m9 a    def predict(self, test_set):
    0 E) X+ y1 A% X# }* I        test_result = []
    3 M2 s$ `- p! x( @        for test in test_set.data:
    % I* l; }6 y+ J  O            node = self.tree # 从根节点一只往下找, 知道到达叶子节点
    & l1 [1 \7 v; X3 p; k            while node.target_value == None:) i7 m+ ?. j/ G% z& H
                    feature_name_index = -1
    - [! Y5 G! j3 Q8 {. P5 ?                for i in range(len(test_set.feature_names)):
    7 }5 }: |, ^! S+ y                    if test_set.feature_names == node.feature_name:
    # q, E, s( k; e6 ?% k2 t/ p                        feature_name_index = i/ V9 _, r$ R: Y) l0 N$ b$ }
                            break
    / v. G( m4 a* A" |& |2 e9 P) w                if test[feature_name_index] not in node.child.keys():
    3 H* `7 d* m( v% s1 i3 P6 w: v% R                    break
    + V& V% ~! X; y% E8 s3 @" X                else:
    0 v! V" I: |+ H( S  o& v: }                    node = node.child[test[feature_name_index]]* F5 O+ c4 P  C2 |7 t* d

    ( N# P( ~: \2 V+ k4 t$ n/ n            if node.target_value == None:5 ]. k" s4 Y$ f; l: D
                    test_result.append(node.vote_most)
    ( u: Y- F% r3 p! h- G0 e9 b            else: # 如果没有到达叶子节点, 则取最后到达节点概率上最可能的标签为目标值
    " B9 A8 k! c/ T$ R# p                test_result.append(node.target_value)
    7 A" ?3 k6 K2 t6 N7 z4 M) b# W* A" c+ [1 P4 z# ?
            return test_result4 G2 l; `: `! n) p. E" n+ z# u

    " a! x9 R+ ~6 S: B+ ^; O; e; Q0 z    # 输出树, 生成图片, path: 图片的位置! T7 c2 f: W0 ]* q3 J
        def show_tree(self, path="demo.png"):$ R. {) x6 m% w
            map = self.map_str + "}"! U6 Q) {: \6 I1 f% T  a4 @% L' {+ c
            print(map)& [  M5 {$ W; Z; F2 O
            graph = pdp.graph_from_dot_data(map)
    # N4 f, o4 C* m0 w+ y        graph.write_png(path)9 c4 ~6 W" J% w* f/ Z" j1 O& l
    0 R5 r- O4 Q- I
    # 学习曲线评估算法精度 dataset: 数据练集, label: 纵轴的标签, interval: 测试规模递增的间隔
    " u2 q# e- s. ldef incremental_train_scale_test(dataset, label, interval=1):
    - n) }9 t9 Q  L2 W' h! t8 `    c = dataset: C1 v3 s  J& w
        r = range(5, len(c.data) - 1, interval)4 v# F5 l9 w& X8 G6 L* P7 M" o" K2 k( m
        rates = []8 s: C4 ], M8 r' V& _
        for train_num in r:
    / K( M6 [/ t: U$ V        print(train_num)
    6 f: g( e1 z6 B$ l# Z% T5 d        train_set = new_dataset(c.feature_names, c.target_names, c.data[:train_num], c.target[:train_num])8 Y5 x, A0 d& M! I) L9 V( i
            test_set = new_dataset(c.feature_names, c.target_names, c.data[train_num:], c.target[train_num:])
    9 e# T: b; Y; v- q2 D' z. H3 T        dt = dt_tree()( Y/ n- C3 @- A/ m/ O/ @
            dt.fit(train_set)9 N% e0 B) h6 E9 X5 F% s. M
            rates.append(accuracy_rate(dt.predict(test_set), list(test_set.target)))+ b: h9 K/ q5 [) A! l

    ! h1 g" T) v" i% q0 o    print(rates)
    # T& A. r' b6 ]! T/ [0 T7 n! F    plt.plot(r, rates)
    0 p7 Q/ v1 N2 N# K# A7 M2 l    plt.ylabel(label)
    - j! ?5 |( A+ B9 {    plt.show()
    . f+ }+ d5 M2 e7 r- R- S9 M# `6 e) z, f2 t
    if __name__ == '__main__':
    4 D" l2 y$ i' F* A
    6 \8 c, B& o2 y9 }: r$ U& k    c = load_car()  # 载入汽车数据集
    % x* X5 S2 e- h( C- A    # c = load_mushroom()  # 载入蘑菇数据集
    ( |  Q" i& ^( C& y% s7 |2 M) r; }    train_num = 1000 # 训练集规模(剩下的数据就放到测试集)
    ) o. |7 {- P3 s    train_set = new_dataset(c.feature_names, c.target_names, c.data[:train_num], c.target[:train_num])
    2 |) V- p: B% g* u2 v    test_set = new_dataset(c.feature_names, c.target_names, c.data[train_num:], c.target[train_num:])
    , a1 H3 b0 b0 A6 S' m3 d' a3 S, U/ {5 B& K+ d0 O* B
        dt = dt_tree()  # 初始化决策树模型, J7 s5 A5 O' j, [/ s8 n
        dt.fit(train_set)  # 训练( r: V/ {% Q8 l3 a! k
        dt.show_tree("../image/demo.png") # 输出决策树图片) k/ M* }: E- S: F$ s
        print(accuracy_rate(dt.predict(test_set), list(test_set.target))) # 进行测试, 并计算准确率吧4 D/ k6 ^! z/ |+ l1 |
    / G+ e9 x9 ~# L* g
        # incremental_train_scale_test(load_car(), "car")
    2 t) }( s" y! k9 I6 m    # incremental_train_scale_test(load_mushroom(), "mushroom", interval=20)
    6 {% X" u& R, e$ I/ ^" E6 B
    ; ~5 Z7 w3 E( Q! t0 a: T$ k
    % X7 {% V7 r: Z$ [* e9 Z& D) o5 ^
    / L- }) T9 S6 p1$ a0 K: V5 W% B( T  g5 m! k
    2, Z4 E! p3 K% P' I; j: G. b
    39 C7 `' y, _/ z3 P9 \
    4: G6 Z" G% |% D
    5
    # C& i0 `( W: l& b& e0 F6! h. j) o$ g5 Z) W! L+ V
    7' m6 J  c, a/ M- m* j& |
    8
    ( \8 j7 b7 j, S9: I) s3 V3 u9 w7 g* v$ e
    10
    , V. z6 Y0 k) g1 v4 Z/ T0 x; C5 F* Y11
    # V4 r7 S" q0 Z12
    1 T6 l9 x% O# X' `) z13
    5 P$ L) e  d  X# ?' K2 O: ~14% M2 P: n: i9 m4 Y1 A* t- _
    15
    & w) g; J( E- c1 H4 M# [161 a( s% S+ ~2 ^
    17
    " k9 |! w( I7 s18) J; g' f) N: D% L- N& F4 W0 F
    19
    6 Z+ u. e, B" B8 j( m% ^20/ h+ p  m' X( K% L5 Q) j
    21
    & F: c, O% j, I: C& n22, n) k' E5 u6 r" G, j8 H# \3 h* S
    23
    ! F0 V5 k9 {" s5 |1 W: q24
    ! b/ y+ Y. x4 X' V. ^, X25
    ! ?3 A" p0 S3 j/ }! h" V0 Y26. S6 \$ P$ T+ C6 E+ U
    27
    & N+ h9 N  f8 V# g28" ?3 @1 L2 l; Q& e
    29
    / I) \) [& z' n$ f1 a305 ~4 G+ u% W- Z4 P( }/ n
    31
      r) X. F# W8 S3 y: D32
    + {3 l6 \8 @. D, O7 I  k$ }( E' p338 v4 Q6 ~9 C6 b- k
    34
    9 Y6 ]5 U% l. p( V( l* ?35* z$ m3 }! v' m( X- H, F+ ]
    36
    0 Q: a; G' ?. i37
    6 M5 o0 I$ N' L0 J4 ~9 ~38
    $ o( J7 _- L1 {0 G, f7 n39" f7 N/ D$ I& Q2 L3 `6 J5 ~& D
    40
    ) G! a3 z3 M3 {) w1 G41% D6 e  G) ]6 N, R) b. f
    42
    8 o2 n. \8 h* A+ |% S  b434 W: j: W: p7 M9 t
    44
    6 S+ B0 x0 ^7 C9 }' W% L$ G45: U' \+ Z; Q) Z
    46
    7 ^. b; k( T* ~! k+ I2 {47  {/ @7 p' ?" C
    48, k) e1 o2 d$ i* N% k- o2 ^8 w
    49, {& g" s2 A" Q& m. p
    50
    ; L4 J- u- E  l, }- t51
    , _4 n8 x$ h( ^52
    * t, q" b2 d9 U6 K* b8 C53
    1 y4 p* c. u, \3 Z7 x8 B5 W54
    9 |/ Q$ f$ c) L# e, T4 O& F- r& |55
    * A7 n* x: L+ ~7 s2 d4 a$ q1 @56% g# T1 e( }4 Z3 }$ L$ n' L: M
    57& k% b" _4 Z0 R
    58: G9 Q0 o; X5 L4 D6 h4 r0 R1 D
    59
    % ~. t6 b3 o  F7 _9 S608 e; C7 K( w( R1 K" E+ w, q
    61
    ) O0 O0 ^* \/ p6 X7 Q9 E' A62% r6 x0 }1 V" N$ A# \: _1 G6 w
    63, U$ @- Y# L& S4 y6 [
    64
    4 C) o- B) M1 o) ^  s- V$ l* y+ i0 N65
    # a8 z7 Y# r2 P6 N" V66
    8 j+ N* L2 u5 i  @676 |, u- J0 q* T, ^3 m7 d& h
    68
    3 v7 P- j# z+ U6 h0 b69
    0 Y) C% U5 o# c/ o8 h. r1 `$ _5 J70- y  w" d6 h/ e. V3 [. M5 p+ W5 ~
    71
    " f! N2 t3 I  s- j728 O0 w& c1 t# f4 q
    73
    ! M7 M1 H, J. ?; ?7 U: L6 S7 K3 b# ]74
    . N$ t/ S0 _# K  u75
    7 B& N7 m! ~5 d0 S76
    4 |# @  v. ~- Y/ o$ H8 w77
    2 \  C. K: g$ L783 e3 z, u- E9 _- h) |& k( w3 V
    795 ~( y/ M$ O. ?! `2 i* ]1 j1 W
    80
    % |# \8 d* x$ i6 n0 [815 [! Q+ \2 p' _7 q! C# l( o0 I
    82) L' ~% E* x+ `- o% w. ^% [
    83
    9 g% U/ T7 _+ A, n( [# t7 Y84
    0 r' j) n# j7 b85# H: X4 c9 m. H( r
    86
    " X2 q& H6 l5 U) u( s877 v% Z/ c/ A* [! _2 I  T
    88
    ( p4 k; B* C& K% F' d9 A89
    ! q9 O8 [4 m" \5 t90
    % `+ k  X' ~3 Z8 i0 t  b7 L91* J: g$ J7 O& A/ Q3 X0 t
    92+ c3 T+ i' K( j6 i7 U
    93( C5 w" x( }& H
    94. g4 i& X+ e  q' X1 B
    95
    8 T* l% E( D" e( {/ _1 \! s0 F96- Z# |# b1 s. \2 J( |6 [
    97
    ) \5 H2 e: S6 C0 O( E98: j# M6 Q5 ]% W" q# E
    99# M; e7 j/ s$ c' V
    100: n1 @7 i; M3 C, Z8 t
    101
    , h7 O: I7 `: S6 c! c  c102; O: ]/ q. C# Q: L
    103# h" n! Q( A4 o' o' D0 i
    104
    + r' E  ?4 b+ O105( D* @/ e) r% i, U; X, {  W
    106  c$ b3 L- o( n0 C; t
    107
    3 ~0 I9 M+ o8 V' r$ @0 A: o1087 [4 }: Y; r9 n
    109
    # x5 Z8 F: t: M1 w' l1 t% B# B1101 Z+ M, V1 }4 f" o7 B
    111
    0 L- A. d0 A! o# _# i112
    2 m6 O6 l) d/ \7 N4 W4 F* p  x& j' l113, O- j5 M0 s3 S# U, r  I& M
    114
      K! Z; U3 |: b* ?! j115. e! {: ?' _. Q  S
    116  c4 `* F4 Y0 \7 a( o* }
    117
    & a* N/ u% g' D- E  B9 }6 y118+ K2 w$ @  N  I/ ~* r* R' I, C
    119
    $ y' k* J7 `& H, |, B* A5 U$ S120+ Q* L1 ?8 t! ?# R0 q, _
    121. m% j: d9 ?3 m* P  }4 Z
    122
    1 s; ~% {2 @6 M123% W- s! ^3 K. w  z- \. N5 j
    124( ~6 F; e4 E8 ]5 V  @/ [
    125) v' F) y+ W" j0 m. q  H9 y
    126+ e5 c: d1 O2 c
    127: @* h& G" O0 ^
    1285 W. j% @3 S; C. d3 z8 m; k1 v+ H
    129/ E* s  B) i/ {6 D2 q
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    ! o( r' J1 N1 ]/ ]. U8 X版权声明:本文为CSDN博主「biyezuopin」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。% ?3 X& x4 P9 ~6 f. d6 p7 k
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