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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 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    基于Python实现的决策树模型% P7 ?; ~  ^7 Q

    : f' A  r8 p" Z, V: Z2 x9 ~决策树模型/ \: H+ U# n; Z6 b" k
    目录
    , H% m4 p. i9 Q人工智能第五次实验报告 1
    , f8 D0 y0 c  Z9 x决策树模型 1
    " q; u6 M5 |0 V/ B/ H; k一 、问题背景 1
    + Z3 \6 U0 u* v" S1.1 监督学习简介 1& Z. i8 T- Y% \' D' m5 r
    1.2 决策树简介 1
    : e) Y8 a! O. n' T  f二 、程序说明 3
    - E3 K4 O' M7 b; |1 k9 e2.1 数据载入 39 S9 P- X$ x8 a4 D
    2.2 功能函数 38 n/ Q' }% M9 y+ a) W
    2.3 决策树模型 4
    7 h0 y; G7 _, }8 Y7 I三 、程序测试 5  X4 v% Y( l, N4 }$ Z3 O
    3.1 数据集说明 5
    / {* [; F2 K6 {% B. n& z5 I3.2 决策树生成和测试 6- f  a' V- O7 G% C/ K; ^( }
    3.3 学习曲线评估算法精度 7% r/ _1 E& C8 n- v
    四 、实验总结 8" @7 f8 W4 n( `
    附 录 - 程序代码 8
    / N5 n" ~5 }1 R3 w. U2 p7 z8 f/ d, o一 、问题背景! C7 t# _4 }! U0 t3 Y, _
    1.1监督学习简介
    ; o& [* Q) i. ]: W- |/ u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。+ j8 ^; \- G  e) T. N( 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。9 i3 p8 ^0 I  Y6 r0 W, J) j- l' k' t
    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。
    , f- ?1 v' V) A6 A5 H- g  t+ m/ Y1.2决策树简介2 G- S" }+ ]* S# `2 f+ B( E
    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。4 a- N1 t6 G/ ?( ]% J  S* @2 K; Z
    决策树的组成3 J, Y3 x* u" h" k& X
    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。
    + O6 {" U# |. Z0 z8 u. _/ A# X4 H, g
    import numpy as np& S: s: ~& A, u* d4 Q: e7 N
    from matplotlib import pyplot as plt3 c, R+ u. P4 Q4 Y% ~: \
    from math import log) o# B! y, A% b3 f0 d& W
    import pandas as pd% D- g/ U. k8 B) D3 \4 r
    import pydotplus as pdp
    ) p1 e! P8 B8 x  X. U
    4 r; m+ O  R3 m# m"""$ W2 q+ ?# Y- P! j: n  k
    19335286 郑有为
    * q7 ]4 C7 }! W% F2 e$ I: F# d% Y人工智能作业 - 实现ID3决策树
    % ?1 Q# E. I1 d' s""") E: `; t0 M. O' k5 `
    $ `: W6 e# C. D, Q
    nonce = 0  # 用来给节点一个全局ID
    " }$ R. y& L2 G$ Wcolor_i = 0
    ; N8 Q, N0 A" l% t7 d# 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
    # I2 o1 }8 Z" qcolor_set = ["#AAFFDD", "#DDAAFF", "#DDFFAA", "#FFAADD", "#FFDDAA"]2 `7 p7 ]/ r1 H9 B  E+ k- n

    % I5 F% v! e; i  M+ P# 载入汽车数据, 判断顾客要不要买5 w! E9 x: m0 p- F& X
    class load_car:0 D  P# E( U. Z9 k3 d
        # 在表格中,最后一列是分类结果  n, v/ i. _5 p8 f7 [4 Q3 @. i+ w# M/ ~
        # feature_names: 属性名列表9 U8 ~, d. N$ B5 I
        # target_names: 标签(分类)名! w1 b9 b( \  ^# |
        # 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0 t3 ^1 c. e9 \/ U# r, i; @% |
        # target: 目标分类值列表
    $ s* c8 B8 M5 _. A+ u1 v    def __init__(self):+ @& O" |4 ^0 N# ^
            df = pd.read_csv('../dataset/car/car_train.csv')
    , i+ }$ N, R. Y- C        labels = df.columns.values
    & Z+ ^# _7 G4 x( |3 L        data_array = np.array(df[1:])' M8 @" X7 Y3 v- K3 I6 X+ T9 n* e
            self.feature_names = labels[0:-1]
    : A7 P" E; Q$ e) @        self.target_names = labels[-1]/ t/ Z$ e! q' }+ _7 m
            self.data = data_array[0:,0:-1], \/ I/ _4 A( v" r9 B) n/ x6 M
            self.target = data_array[0:,-1]
    % W$ p) ]- L1 a* h9 A& @
    / H- ]7 F5 M( {: D' v' p. E# 载入蘑菇数据, 鉴别蘑菇是否有毒5 b% b7 N6 D" v( @( m7 z9 y
    class load_mushroom:  b) V+ h' y2 x; F& Q9 O
        # 在表格中, 第一列是分类结果: e 可食用; p 有毒.
    ) a4 V3 d& d# f3 }    # feature_names: 属性名列表
    9 E. }! |  }+ w; D3 W    # target_names: 标签(分类)名. w5 F* ]: I( P! k3 c4 c, 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
    7 ^/ I- T! Z( p" R5 ?# O    # target: 目标分类值列表# S; n9 \$ u! N% d% B
        def __init__(self):
    ! V& o- L4 z% x8 R        df = pd.read_csv('../dataset/mushroom/agaricus-lepiota.data')
    7 ^* [1 _: l( @) d( b  o        data_array = np.array(df)
    8 }4 P& W% G# ]/ g: l7 o        labels = ["edible/poisonous", "cap-shape", "cap-surface", "cap-color", "bruises", "odor", "gill-attachment",
    & U' \$ b# {3 ~8 ^% c! ~' S* J" z" X                  "gill-spacing", "gill-size", "gill-color", "stalk-shape", "stalk-root", "stalk-surface-above-ring",/ S: A* A% O0 l( J
                      "stalk-surface-below-ring", "stalk-color-above-ring", "stalk-color-below-ring",
    ; g: F1 H+ G  {$ a  l                  "veil-type", "veil-color", "ring-number", "ring-type", "spore-print-color", "population", "habitat"]
    ! |# s+ a" K- z) L* q, P. w        self.feature_names = labels[1:]/ C$ U( B* G# c! }
            self.target_names = labels[0]% M* Q" j) J/ q
            self.data = data_array[0:,1:]
    : W6 K; x8 h7 {        self.target = data_array[0:,0]) k% L( w9 J! Q5 b
    ' ~8 e7 t$ o& C% Z& l
    # 创建一个临时的子数据集, 在划分测试集和训练集时使用- E; c) f  ~9 o4 J# }
    class new_dataset:- B: K; n8 u$ \: J: U7 n' X5 c; C
        # feature_names: 属性名列表. {& q& j1 O7 P' I5 ?
        # target_names: 标签(分类)名
    ( ]0 W, Y, F' ], n* `. }. ^  n    # 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3 D. ~+ W7 U1 a* H0 C3 V
        # target: 目标分类值列表5 n3 l$ D/ X3 j2 d# ^7 r9 _
        def __init__(self, f_n, t_n, d, t):, h2 ]2 b2 y9 }) g
            self.feature_names = f_n
    - C) H0 Q5 L- B1 y8 [4 l" ?& w        self.target_names = t_n
    + Y* \* H* P" @- K% R+ c4 ]        self.data = d8 v1 h2 [; }' t' a" B. z; e
            self.target = t2 W  X1 F; o& ^! m4 O

    3 d& [  g1 a  `+ M. f5 x9 u# 计算熵, 熵的数学公式为: $H(V) = - \sum_{k} P(v_k) \log_2 P(v_k)$
    , t+ W% I" t& x$ B; W/ ~' m% F#        其中 P(v_k) 是随机变量 V 具有值 V_k 的概率
    2 i* {& |' O4 E6 i2 G( u- |# target: 分类结果的列表, return: 信息熵2 R8 z+ ^! {5 U+ I6 j) C3 a
    def get_h(target):
    3 ?" T( \4 A( b0 f$ s' {: \    target_count = {}
    ' j1 x8 i1 H  ~- d  j9 r    for i in range(len(target)):
    9 B) L9 M1 f$ m' B/ @) B        label = target
    & \7 j% ?& z3 n" ~; g- O0 L1 J        if label not in target_count.keys():4 i3 s: _9 `; Y. s. V3 h7 z/ O
                target_count[label] = 1.0
    ; r( B( W# j/ g) q- X- V0 W1 y( s        else:+ O- n# k) J) G/ E9 J, v! p
                target_count[label] += 1.01 {( c2 f" X7 R1 Y2 o+ a. n0 r+ I4 W
        h = 0.0
    ! E1 ?: X, i$ o( n7 \    for k in target_count:. F  V' t4 C7 E, w7 N+ V
            p = target_count[k] / len(target)
    9 V3 |- d% q  C, l        h -= p * log(p, 2)
    9 M& U: b0 c0 ?  B  ~    return h
    8 c, C: s4 P% Y, H: ^* z  z0 ]5 g' }0 L5 C+ d' S+ Z
    # 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, W4 x, i1 x# Q/ N$ u
    # 注: 选择后会从数据子集中删去 feature_name 属性对应的一列
    5 S; ~. b2 O, u5 {  tdef get_subset(dataset, feature_name, feature_value):6 M- _4 S: |( e( i( C7 m
        sub_data = []  m7 r3 Q9 s0 l+ n7 M; c
        sub_target = []9 P+ i* E0 X- y9 ?$ f; p. v
        f_index = -1& Z& J! z, x6 L: D# q
        for i in range(len(dataset.feature_names)):2 x) u( ?$ A4 c/ i3 w
            if dataset.feature_names == feature_name:! B: _% U6 z7 L& h
                f_index = i
    . E2 F6 {& I4 A            break$ W+ Y0 L" K0 o+ y
    0 {& b2 {& f3 W, F9 v
        for i in range(len(dataset.data)):3 B; ?# Y/ D5 ^3 _: X7 [* `
            if dataset.data[f_index] == feature_value:
    + {, k2 L+ N7 ~            l = list(dataset.data[:f_index])
    2 O& }- r1 a" R            l.extend(dataset.data[f_index+1:])1 o8 }1 [% n+ q& {
                sub_data.append(l)
    + r* k5 F/ Z+ I, X3 U4 y6 o1 ~- W            sub_target.append(dataset.target)
    ! p: B7 ~% d7 F5 \$ c" e. s- I
    . a$ K$ l/ I" I    sub_feature_names = list(dataset.feature_names[:f_index])
    " s/ H: ?9 b, C( V    sub_feature_names.extend(dataset.feature_names[f_index+1:])6 x5 U$ H8 e3 H2 Z' m
        return new_dataset(sub_feature_names, dataset.target_names, sub_data, sub_target)
    0 R8 N+ r7 I! [$ w! X$ \: P1 D/ D
    . ?* o6 Q* o9 Y$ I3 S5 j# 寻找并返回信息收益最大的属性划分
    2 n( L2 j  _6 }# Y. {8 C; y# 信息收益值划分该数据集前后的熵减+ h" }" f, ]& ~* G' G$ \* V
    # 计算公式为: Gain(A) = get_h(ori_target) - sum(|sub_target| / |ori_target| * get_h(sub_target))$
    6 R7 |; x& A% J: R" Ddef best_spilt(dataset):5 c# p' U* |" |$ |5 O9 X3 l* B
    : |. D/ n9 X/ w$ H5 F
        base_h = get_h(dataset.target)* n7 s; [* F& }6 A. N4 v3 E
        best_gain = 0.08 w& D' g8 t# f1 a
        best_feature = None) _2 {. M1 {+ t! X9 K1 Q( g
        for i in range(len(dataset.feature_names)):
    8 p2 `4 k6 m/ d( U        feature_range = []
    $ O; U1 ^' y/ U7 k* d% g/ T        for j in range(len(dataset.data)):
    7 f5 k0 g* {2 k  x, G8 L9 K( B/ a0 r0 [. r            if dataset.data[j] not in feature_range:
    , l. q; [( |0 [. B0 J( L' U                feature_range.append(dataset.data[j])) i; Y" S8 ]7 d, f: H4 C. B9 [
    $ W# p9 @1 `) d: b
            spilt_h = 0.0
    $ z5 _# E$ A$ k6 F        for feature_value in feature_range:# z7 s  u9 K( z7 n) D
                subset = get_subset(dataset, dataset.feature_names, feature_value)! ]/ m- m: A/ V$ a- ], `  m
                spilt_h += len(subset.target) / len(dataset.target) * get_h(subset.target)9 w% w+ T+ L$ h$ x) s# p
    / T' v, }% H- B, f, S- g
            if best_gain <= base_h - spilt_h:
    4 S0 a: F6 z; C* b            best_gain = base_h - spilt_h+ z- q. m! @2 E0 ?7 Y# Z
                best_feature = dataset.feature_names) B: }$ a1 I% C3 v5 V; i2 J5 S9 @- E
    5 x6 U6 r+ m& `( k  l
        return best_feature
    * v+ {9 n/ q  k  z3 Z, s' F$ ~' ^1 y. F5 b% S9 ^1 @% b
    # 返回数据集中一个数据最可能的标签3 x3 t& N7 g# q3 ~
    def vote_most(dataset):  \6 ~2 d3 Q7 N1 w
        target_range = {}
    " d! k  k, `1 n* N    best_target = None
    " Z: |9 I# g6 \& T8 \    best_vote = 0' x) h4 m- n' c% G  }
    . \" Y, B+ L0 V- O
        for t in dataset.target:
    0 u( f# P+ a/ c5 z3 U: [3 l        if t not in target_range.keys():
    & e* g0 }: N$ D0 b8 }            target_range[t] = 1
    # H+ j5 V' {# o% |' ]+ U4 O+ t        else:
    0 u7 l4 T5 ^- K% D, e            target_range[t] += 11 K  y- z( a4 S

    / N: ^) {5 |( [/ F- X  v    for t in target_range.keys():
    . b. x+ g. I8 q9 O3 U        if target_range[t] > best_vote:
    + f7 N7 \4 C  M( }$ U            best_vote = target_range[t]
    * X4 c! m* r, R3 S            best_target = t
    $ }. c( c3 U' p  ]  T/ }
    1 Q3 c: \) ~- @    return best_target6 b& B, d) U' R

    ) t6 L' `; q- M" s0 r# 返回测试的正确率1 _1 T$ B- d% w3 [
    # predict_result: 预测标签列表, target_result: 实际标签列表
    # ^: C, T. m  _! l# g+ A0 d1 P6 Idef accuracy_rate(predict_result, target_result):1 T" F) W3 J& g5 L& b1 d
        # print("Predict Result: ", predict_result)' G! u% A' N% u" l( u$ z+ d
        # print("Target Result:  ", target_result)- a3 s8 t& j$ S' k
        accuracy_score = 0
    7 s# d/ c7 v3 E4 e    for i in range(len(predict_result)):* O# G: b6 B) T* S) n
            if predict_result == target_result:) y9 g* [4 N" N
                accuracy_score += 1% a# l2 n2 c% V
        return accuracy_score / len(predict_result)! y+ D( L2 I  j0 }2 ?$ G

    * Q/ \9 @$ q( [' {4 B  J$ y, V# 决策树的节点结构1 Y9 J3 Z0 J: S; u# |5 m
    class dt_node:$ ]( {4 `" ]& I0 Q

    1 X" V: e: i8 b- Q% x. V    def __init__(self, content, is_leaf=False, parent=None):
    3 x1 |; N5 _2 b" A        global nonce
    & U0 `* }" A% m  W& k, s$ M        self.id = nonce # 为节点赋予一个全局ID, 目的是方便画图& @- k5 I  ]3 x+ m6 r
            nonce += 1
    ! Z! `: c1 F) U7 f. d/ C        self.feature_name = None
    & x3 h% u+ C7 S) }; [) B2 U+ \+ ?0 D        self.target_value = None
    - `  Q, l" ~' t# Z( ]        self.vote_most = None # 记录当前节点最可能的标签; a, N$ {" a+ V! L
            if not is_leaf:
    4 f5 N) _9 O3 p5 S4 z3 B5 v2 w            self.feature_name = content # 非叶子节点的属性名' v: ]) y$ ~: g2 q- {, ~2 m
            else:
    $ ^' D; |8 @3 [! j- q            self.target_value = content # 叶子节点的标签8 X2 ?" o: B. n
    ( ^3 D" V' _& n" Z
            self.parent = parent
    " K2 W$ s! K' U4 z+ E$ M8 p  `        self.child = {} # 以当前节点的属性对应的属性值作为键值, H/ @3 X. s% _9 c6 J

    + ?9 L9 m5 N; C4 D# W# 决策树模型9 r* H" b3 a+ d, M$ m( s
    class dt_tree:4 q7 ~0 H+ d* J" @/ V6 {

    ' n* C4 D  k, k    def __init__(self):
    3 k+ N  V6 ?" o. e; N8 l% \        self.tree = None # 决策树的根节点! {% b8 `( q7 d# `9 L$ t
            self.map_str = """/ l) o9 U( L- y
                digraph demo{
    & J2 _8 Y1 a& j  T! }            node [shape=box, style="rounded", color="black", fontname="Microsoft YaHei"];
    - M4 s! l7 s( {3 k+ l            edge [fontname="Microsoft YaHei"];
    3 L2 A2 d2 @; [# a8 a$ B; k( P            """ # 用于作图: pydotplus 格式的树图生成代码结构
    0 e! I6 h# Q% H3 C9 L        self.color_dir = {} # 用于作图: 叶子节点可选颜色, 以标签值为键值9 {0 p4 E; ^0 V9 w: {

    2 V: c$ d* B! J6 C- A2 c6 Q    # 训练模型, train_set: 训练集
    - A1 D' s1 N" m, H. T9 L    def fit(self, train_set):) {( z9 q8 c9 I. P

    / n$ q& ]( j; x  W0 W9 W        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
    2 w4 H1 C7 T/ q0 i, r) V6 {            return None
    . F1 i- x* R+ D* m# P% n$ Y8 a1 C3 @- X& K0 J
            target_all_same = True+ Q9 W( E  e, m
            for i in train_set.target:& l* K6 M* b8 p1 j9 u
                if i != train_set.target[0]:
    4 b$ p5 ~2 u! p/ Q                target_all_same = False
    ) w& Y! M1 x! \3 {                break7 i$ ^* J" o+ }$ R) ]! e4 D& i6 p

    - M% y5 h+ _: o- k; u# \$ W        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! |# N8 |6 q1 Q0 S  A* t, _
                node = dt_node(train_set.target[0], is_leaf=True)
      ~) k# p8 q3 g2 f            if self.tree == None:  # 如果根节点为空,则让该节点成为根节点
    % H0 c2 F! @: u; @3 x                self.tree = node
    ' r8 c4 B8 R* E& g* E2 D, g' d8 E" M1 T' _$ y9 j( ~9 }
                # 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
    ! W# ~, X  u; q$ L9 N+ p- N5 y5 e            node_content = "标签:" + str(node.target_value)
    7 f) {) _1 H. I; Q            self.map_str += "id" + str(node.id) + "[label=\"" + node_content + "\", fillcolor=\"" + self.color_dir[node.target_value] + "\", style=filled]\n"
    - ?" G3 |/ D" |! H+ }+ H2 P/ b; }! ~6 _/ C3 V4 `' @
                return node: o: w( O9 N* S! W% h  B9 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
    8 @; r% k6 C, }% q            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
    . x' x! q% t: S0 V            if self.tree == None:  # 如果根节点为空,则让该节点成为根节点
    $ w: Y7 {. v2 A$ D8 z                self.color_dir[vote_most(train_set)] = color_set[0]6 u* x* |" w0 h% |) d& q, H
                    self.tree = node
    5 G) ^( b8 R" O+ Z2 R2 c' l  W5 `3 g; F* \7 c7 m; I
                # 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
    ) \) ?& J" S) P! [) s            node_content = "标签:" + str(node.target_value)
    3 w: {" F1 B$ O4 _2 X            self.map_str += "id" + str(node.id) + "[label=\"" + node_content + "\", fillcolor=\"" + self.color_dir[node.target_value] + "\", style=filled]\n"
    ! u0 I* s) m* P* j6 l( K7 e
    2 N6 P: S6 [7 x" K5 n+ Q& o: E8 ]+ [            return node
    9 T0 s5 d* P% v/ r, P& s        else: # 普通情况, 构建一个内容为属性的非叶子节点- g3 V& ~; G) d, L: w. O
                best_feature = best_spilt(train_set) # 寻找最优划分属性, 作为该结点的值0 v! o9 W' X( J& t0 C+ M$ R
                best_feature_index = -1
    * w1 a5 ], Y3 Z, ?) m            for i in range(len(train_set.feature_names)):8 s: Z8 R7 F% H2 [0 w
                    if train_set.feature_names == best_feature:
    & f5 l, v* N+ l, t# a                    best_feature_index = i
    ! k6 ~' Z5 Q3 `/ T1 ^                    break6 g, c* `' s! H! m" d+ C
      p2 _0 \% k& k$ F0 r5 Y/ `
                node = dt_node(best_feature)7 ]  @* u4 f0 Q0 p. E4 G7 j
                node.vote_most = vote_most(train_set)1 {& f6 j8 M7 R' G8 \/ ]
                if self.tree == None: # 如果根节点为空,则让该节点成为根节点: i& g& a4 e; q- k; G" _
                    self.tree = node/ L; K0 J  v; m" B- R5 o: {& d4 _
                    # 用于作图, 初始化叶子节点可选颜色
    $ x" F0 w- l. P; Y1 S0 u; d9 |                for i in range(len(train_set.target)):- a8 _/ X. P) z- m% ?' \2 a$ b
                        if train_set.target not in self.color_dir:* }! I7 N2 c, O! w: v
                            global color_i
    2 T, [9 O2 d. O9 `                        self.color_dir[train_set.target] = color_set[color_i]
    ( G4 h( C8 J0 T& T$ f/ D                        color_i += 1# P6 K! f6 d! ~2 W
                            color_i %= len(color_set)5 ~" t# O0 A' _, Y7 Q% @

    0 g9 ^7 s& C! D/ Z' K6 s. X" W            feature_range = [] # 获取该属性出现在数据集中的可选属性值
    8 T- d4 O* C# _; _( W; c. b$ X1 y: y            for t in train_set.data:
    # X* G7 }3 Z9 B0 D9 h* D! B                if t[best_feature_index] not in feature_range:2 ^7 P9 Q9 t9 N, Q
                        feature_range.append(t[best_feature_index])
    9 a; v1 s( M7 R) {) }
    % n4 ?$ O# X$ x3 \            # 用于做图, 创建一个内容为属性的非叶子节点% g2 W( x. }, A4 v
                node_content = "属性:" + node.feature_name
    : s$ J& D8 N9 y( t            self.map_str += "id" + str(node.id) + "[label=\"" + node_content + "\", fillcolor=\"#AADDFF\", style=filled]\n"* c: i: u  B% U! p; S
    & i/ y( R6 ~  D( i9 z( O% k1 w
                for feature_value in feature_range:# q+ i8 a4 c# t  ^- v% v$ I
                    subset = get_subset(train_set, best_feature, feature_value)  # 获取每一个子集3 f+ W  c) J- F
                    node.child[feature_value] = self.fit(subset)  # 递归调用 fit 函数生成子节点
    7 ~/ J1 L% R1 N) g( ~4 v$ Y                if node.child[feature_value] == None:4 w/ {! s# q. B5 F7 K
                        # 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
    9 e) |' S1 i) ]3 L2 C1 C                    node.child[feature_value] = dt_node(vote_most(train_set), is_leaf=True)
    ; |: ?/ I% l! q; f# }                node.child[feature_value].parent = node5 h* C  @. G" S4 I4 N7 ]9 \

    2 o- g. H& A( @: n$ S                # 用于做图, 创建当前节点到所有子节点的连线
    * N$ z) U# l+ q" V5 _) E3 U                self.map_str += "id" + str(node.id) + " -> " + "id" + str(node.child[feature_value].id) + "[label=\"" + str(feature_value) + "\"]\n"
      u9 P: p1 x$ J& v" g) z
    * h. i9 G" G' x, O            # print("Rest Festure: ", train_set.feature_names)
    2 J& E  _3 L+ ~! ~4 j            # print("Best Feature: ", best_feature_index, best_feature, "Feature Range: ", feature_range)6 E8 K* Y% `% O5 V+ k! h
                # for feature_value in feature_range:
    " s6 r, v3 F- I) o7 |3 \" }# F            #     print("Child[", feature_value, "]: ", node.child[feature_value].feature_name, node.child[feature_value].target_value)8 D/ H# o$ g, U* Q
                return node, N1 ^: J" }: k0 l. ?2 _

    & h. ~5 k/ p9 G, r) z9 U6 y* |9 T+ l    # 测试模型, 对测试集 test_set 进行预测
    . ^/ N! \+ }( G& x/ M    def predict(self, test_set):9 J9 L/ s+ j, R3 R, a0 H* L% z9 z( x% W
            test_result = []# h9 h, d6 x0 ^6 w
            for test in test_set.data:
    0 g/ }2 d) A* j+ ?8 C            node = self.tree # 从根节点一只往下找, 知道到达叶子节点
    . ^% ]: g- W  |) O2 s0 e4 N            while node.target_value == None:
    ' j) _# f) g$ B) q5 m" Z& w                feature_name_index = -1
    9 e+ o0 Z3 A; Y8 A                for i in range(len(test_set.feature_names)):
      a" \# ?/ ?. a! u1 f7 M                    if test_set.feature_names == node.feature_name:
    ) m1 |2 R  l% ?' B2 ]                        feature_name_index = i
    ) H+ p* {6 z* K0 w/ w; X7 W- _- n                        break( P4 ]* t( ?# g7 l% L* p
                    if test[feature_name_index] not in node.child.keys():
    0 b6 M( P7 x6 u+ ]6 ~& E# B. L3 t                    break  T! X! g) b" V  B3 q% W
                    else:! G2 ]) C% y, V) p1 d- t
                        node = node.child[test[feature_name_index]]- g% @% {+ |+ z7 m+ ^
    ' O2 \% [3 q& @- y* X( ?
                if node.target_value == None:" X# g' I" }' C) k4 J0 w: j. H
                    test_result.append(node.vote_most)
    ! ~  c# |8 M  K, }2 N            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& G( J/ w9 P" d6 S/ M1 q3 r1 p$ R
                    test_result.append(node.target_value)& h* i6 ^! _9 m6 u, {! z; e

    7 _" t  {1 ]/ }3 |$ a        return test_result
    - C- u1 x5 Y2 a' @3 \$ f! x( w' W
    . p9 O4 i( }& }  H: R# f    # 输出树, 生成图片, path: 图片的位置( Y0 x! L0 L. y" [& V9 i+ R
        def show_tree(self, path="demo.png"):
    , [9 w! \# W& ~7 E+ O4 }- p: w        map = self.map_str + "}"
    3 C2 t' L. f- y: [        print(map)
    4 z6 W! D9 b. [* W5 w0 D        graph = pdp.graph_from_dot_data(map)* N  c" `/ w* `# z& W8 J( S
            graph.write_png(path)
    $ u: R( S  c3 }! h. \8 A- h9 X4 ?$ N8 ?
    # 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
    ! K5 C5 x  q/ Y5 odef incremental_train_scale_test(dataset, label, interval=1):  Q0 |; \3 ]+ F  H
        c = dataset4 p% N; l# V. s9 f6 T$ W
        r = range(5, len(c.data) - 1, interval)+ X8 {& v# ~) [& V: R5 v$ Q, d( g0 y
        rates = []
    * B# s8 P# R! l! z4 b+ O# x0 {( j    for train_num in r:
    5 }( Y8 ]+ Z9 a        print(train_num)
    0 M" t5 K0 Y+ o  _" x        train_set = new_dataset(c.feature_names, c.target_names, c.data[:train_num], c.target[:train_num])
    $ q7 i3 U1 }7 E) o- r: H; u) u        test_set = new_dataset(c.feature_names, c.target_names, c.data[train_num:], c.target[train_num:])
    % k2 q9 ^+ y3 @& @* k; K        dt = dt_tree()
    ) h7 }5 n5 K! u2 V5 k( ?        dt.fit(train_set)
    ( j+ a+ }! M8 v- @6 A9 i% ]        rates.append(accuracy_rate(dt.predict(test_set), list(test_set.target)))5 N. u1 ?7 z# Z  C& C

    7 X+ ]! N; ]7 T- P7 \% y    print(rates)+ r0 d* W/ A" E8 E: e+ A
        plt.plot(r, rates)
    , X- x1 q% ^9 O$ q& k; M    plt.ylabel(label)
    " b8 g3 C* q' s% A4 J    plt.show()
    4 U) ~2 K* e0 Y  W1 Q# E$ u6 Y; G3 m  z# A$ U# Q! ?
    if __name__ == '__main__':8 P# f. s0 R! X; M+ x
    8 P) ?3 ]! T, K. z. L) k% O. j
        c = load_car()  # 载入汽车数据集0 p( z/ Q5 }2 X1 v- r
        # c = load_mushroom()  # 载入蘑菇数据集. ?# j+ e4 |  q
        train_num = 1000 # 训练集规模(剩下的数据就放到测试集)
    ) K2 T, |, M" {( l, O5 u$ ^    train_set = new_dataset(c.feature_names, c.target_names, c.data[:train_num], c.target[:train_num])0 O& o5 }2 t& a1 Z. o+ b
        test_set = new_dataset(c.feature_names, c.target_names, c.data[train_num:], c.target[train_num:])0 o% b" _; [) G  e- @# D/ B
    / Y+ v+ d0 {0 Z& j5 h, i
        dt = dt_tree()  # 初始化决策树模型/ Y8 W/ ]1 b( O$ Y$ q! P
        dt.fit(train_set)  # 训练  W! \/ Q4 P& R  V' _- B$ c
        dt.show_tree("../image/demo.png") # 输出决策树图片' S, q5 m2 R) f( P
        print(accuracy_rate(dt.predict(test_set), list(test_set.target))) # 进行测试, 并计算准确率吧
      G9 I% E* @/ w$ r: O9 K( v
    ; E: S9 \; W. a  N    # incremental_train_scale_test(load_car(), "car")
    # Q7 e& B( S7 ~9 `  b0 W, p    # incremental_train_scale_test(load_mushroom(), "mushroom", interval=20)
    # Q: b/ O8 H$ e
    + |- p2 |9 b+ @4 y( q8 ]5 h( U. L
    % O( r" p/ i* u$ B0 e- D* E! I/ m/ A% c4 r1 R  k% S6 X
    1* ]- b6 i# V' W( b$ x
    2
    ( f% S7 z1 M/ v6 Q3
    ) R' Z5 Y1 ?& I6 b4
    + w# x/ V2 i, D/ N6 p# ^- o5! y  U) u: b8 a1 v1 P2 i: j
    6( M0 X8 K. s; ?+ _
    7
    ! i- k: F5 B& L' v1 ?8
    * l6 X! B) f& i: h9  M/ A* A6 E5 ]6 n) B
    10  T+ [$ w* S$ Q" C  P
    115 ?+ x7 a1 q# I$ Z" V  m9 c
    12
    . j( @  n) J7 F13
    0 K6 s8 A4 s0 O" ]- h3 u142 V# O3 n# O, O* m% j
    15
    ! b7 i  H6 L7 j  w% y% h16/ C( R! G4 ?3 f
    170 X  P3 S9 a* i+ m5 Q- T: B5 N) L
    18# i6 v# \0 l( s; t. s  W
    19
    $ s/ O. Q6 O9 W, W20- b$ I& j& ^& ^- ^3 {6 J
    21
    1 j3 s# r9 U1 s, N; h22
    ) Z& C. c( S# b23) U  ~5 w5 G, ~. o: J* |+ b
    24; N9 i4 t& u* C& ~) F
    250 Q/ e& [; ?* z8 y8 B- q
    26
    ; `& e7 q5 c0 O9 ~# w5 c2 J27
    " x) R5 j  K- z4 \3 u# o281 R6 B/ q6 v/ b7 d  e
    29
    7 z% Y& {! Y. m2 R, |$ J% B' b30
    6 h' [4 _! M& X3 F312 q+ b, w( B6 x0 @" A; v
    325 z* M. c8 `# j3 W& Z% K
    33! ~1 K5 e5 a9 K( y% h) \" ^
    34( w, B% b/ ~) K9 `( F/ i# n4 }
    35
    # I& a1 _8 Y2 i8 ?36
    7 N) K: O$ h& [$ M9 \37
      G- T& I4 l! U8 v, E! `38
    ' t  E1 ]1 n7 }" j39) {! b7 y7 H. _; k1 n; Q# t
    40
    / l( P! {/ i# o/ K7 t/ h( A2 t& O  ~41: F, ?  `  C0 O1 @% @! C% X
    429 S' q  B* e) Q( D3 \/ R. E
    43" p7 j! c; o7 `! P
    445 u# |' o9 S* @" U1 W
    45
    % O9 C+ ]/ ~4 X; _/ X" r46: K4 x7 Q2 \3 Z. ~
    47
    , ^$ }* o0 g; ~48" f, }2 h$ F, Y5 l! [0 W
    49
    ' \& p  z6 B% d' R. x1 M1 g; v2 |50
    " }, B1 h; A' h6 d51% p4 y7 u% q' U1 ?) l  b  Y
    52
    : }. @: n8 G! v8 |53
    ( h9 t! m1 [$ P- G( m2 T9 u54- i& q$ L- O. q1 n
    556 s6 g& C% _( t' V% }: J
    56
    . h4 W, O5 _3 x4 ]4 i# u57. M/ L  J  w/ {  C5 o
    58
    , ?. l# q, `( z: G+ n% n597 D+ \5 M( X( k8 M7 a& K
    60
    3 R" S$ l) d2 `  ^. B- B& `; u5 U1 ?61
    8 ~# }# x6 R) V5 l1 b- T' F  |& B62
    # P1 P9 s) Z2 T) a7 e8 S* N" j63
    $ ^4 D" N: i+ K/ B" T64* R$ s, Q) E) |" H- w5 [( F/ G
    65
    * X# Q6 ^- s# z) |. Q66
    & x6 ^+ k. D, D$ L7 Y67( X$ _. k7 N- ^- b2 d! q
    68/ R, a  c* \, a4 {
    69
    8 ^6 p8 ~$ M; P, J70
    6 O% t& T# \( {: u4 ]3 F) b  S! X718 x2 B# L( {2 V8 P, u' c
    72: e$ i) G3 F+ Y; [& w
    73
    : J6 l3 i5 M2 y$ {3 ?744 |+ K2 @: r( k$ y8 |
    75
    7 P) j. r: ^& X76
    - a" C3 ^# T* Q; \; L  f77" @+ v; i& w6 X6 K& |
    78! R1 X( `+ T$ u3 k1 h. W  d
    79
    8 Y3 l; p% R) T( u9 q+ |! z. N80- m- `" |3 G: [8 b
    810 T2 x2 x( [7 ?5 U. D
    82
    1 q4 ^0 ]9 Q9 x1 j' T83
    . V6 b( c0 h! P9 y84- Z/ a0 J: C* `/ y9 B( R! |) E% M. H" {
    85
    % Q9 A* \& B; g. w/ N2 Y! x86$ c: |% ~2 L5 H7 Z9 Z  O* ~
    872 H& _7 d) {  Z# J, m
    88. [$ u) N4 N' z
    894 N" r7 {! Z3 Z9 j% m
    907 l$ e" j6 @% b3 C' s
    91
    + O, N; X  W- N4 x9 g0 X- s92- f: }1 e8 h" t$ {3 f( z" q
    93" f+ P+ n, _( p) @6 Z
    94
    1 U  N- x/ w& D& B95. }% Q% X; h; X/ r2 H
    96
    5 A- C; p1 }$ x6 {: \& _97
    6 W7 l  O9 `6 Q" _& Z98
    + r) o% S0 r) P8 ^99' M- K+ }8 A3 _$ W$ c4 Q
    100
    , l' _" T, I2 T2 W& r" s1017 ?3 r2 j; ~' p0 ^/ a) {: d1 @
    102# m+ a+ N( {, x' @; Z& \2 ~
    1030 {- X* k% B2 i9 d  L' b
    1043 D% R; F9 T$ {' b9 [
    105
    + R, {) S- `5 Z" M, d# U; ?106, f$ ]: Y5 f7 p
    1073 |  w0 g. K5 ~6 I  {, N7 l. u
    108* o% r6 K" Z9 V2 B  b
    109
    2 n/ z: K5 K* M1100 l( h+ b9 a. \% V) A
    1113 U/ I+ B) Q# }, o) S
    112( }. _( F! E& _
    1134 C4 z% k6 u5 T
    114) P$ u6 V/ W6 W# G) ]: F( D5 \
    1155 e, K2 q" S& `1 h( g
    116" {0 X4 v! z/ ^& h$ d
    117
    + b# |9 F/ n; u) r% A118
    ( G0 [& p0 ?7 Y& F$ i8 y119
    4 c. w( x) @# B9 }120
    ) t0 ]3 y: a) r6 L9 j- E+ E121
    1 {4 v) K$ j, A3 R5 f6 I122
    ' d$ N( L" t3 c7 {' v123
    * ]' T& x" ]" I% E( \% M124& c, C: b$ s0 K$ D
    125
    + `& [( H5 E5 t9 v7 d8 m126) R9 @, f: k; D& N0 {$ `: S0 T/ m, f& p
    127# ?! A, X! [7 U2 p" H4 J; l
    128; L( \+ [2 _- H5 g4 P% B* X/ m
    1294 K1 q0 D6 c% V7 w
    130
    ; E# A9 ~- q/ d6 \: [6 r0 s$ |7 B131' D3 }. p; T, p+ h8 o4 i
    132. s9 Z) Q# _" x/ `' D& w
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    134
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