scikit-learn學習之決策樹演算法

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本系列部落格主要參考 Scikit-Learn 官方網站上的每一個演算法進行，並進行部分翻譯，如有錯誤，請大家指正   
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決策樹的演算法分析與Python程式碼實現請參考之前的一篇部落格：點選閱讀    接下來我主要演示怎麼使用Scikit-Learn完成決策樹演算法的呼叫

iris資料集說明：

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決策樹演算法的優點：
1：理解和解釋起來簡單，且決策樹模型可以想象
2：需要準備的資料量不大，而其他的技術往往需要很大的資料集，需要建立虛擬變數，去除不完整的資料，但是該演算法對於丟失的資料不能進行準確的預測
3：決策樹演算法的時間複雜度(即預測資料)是用於訓練決策樹的資料點的對數
4：能夠處理數字和資料的類別（需要做相應的轉變），而其他演算法分析的資料集往往是隻有一種型別的變數
5：能夠處理多輸出的問題
6：使用白盒模型，如果給定的情況是在一個模型中觀察到的，該條件的解釋很容易解釋的布林邏輯，相比之下，在一個黑盒子模型（例如人工神經網路），結果可能更難以解釋
7：可能使用統計檢驗來驗證模型，這是為了驗證模型的可靠性
8：從資料結果來看，它執行的效果很好，雖然它的假設有點違反真實模型


決策樹演算法的缺點：
1：決策樹演算法學習者可以建立複雜的樹，但是沒有推廣依據，這就是所謂的過擬合，為了避免這種問題，出現了剪枝的概念，即設定一個葉子結點所需要的最小數目或者設定樹的最大深度
2：決策樹的結果可能是不穩定的，因為在資料中一個很小的變化可能導致生成一個完全不同的樹，這個問題可以通過使用整合決策樹來解決
3：眾所周知，學習一惡搞最優決策樹的問題是NP——得到幾方面完全的優越性，甚至是一些簡單的概念。因此，實際決策樹學習演算法是基於啟發式演算法，如貪婪演算法，尋求在每個節點上的區域性最優決策。這樣的演算法不能保證返回全域性最優決策樹。這可以減輕訓練多棵樹的合奏學習者，在那裡的功能和樣本隨機抽樣更換。
4：這裡有一些概念是很難的理解的，因為決策樹本身並不難很輕易的表達它們，比如說異或校驗或複用的問題。
5：決策樹學習者很可能在某些類占主導地位時建立有有偏異的樹，因此建議用平衡的資料訓練決策樹

Classification  簡單示例

>>> from sklearn import tree
>>> X = [[0, 0], [1, 1]]
>>> Y = [0, 1]
>>> clf = tree.DecisionTreeClassifier()
>>> clf = clf.fit(X, Y)

>>> clf.predict([[2., 2.]])
array([1])

Regression 簡單示例

>>> from sklearn import tree
>>> X = [[0, 0], [2, 2]]
>>> y = [0.5, 2.5]
>>> clf = tree.DecisionTreeRegressor()
>>> clf = clf.fit(X, y)
>>> clf.predict([[1, 1]])
array([ 0.5])

決策樹演算法使用 示例

<span style="font-size:18px;">#-*- coding: UTF-8 -*- 
'''
Created on 2016/4/23

@author: Administrator
'''
from sklearn.feature_extraction import DictVectorizer
import csv
from sklearn import preprocessing
from sklearn import tree
from sklearn.externals.six import StringIO

#Read in the csv File and put feature in a list of class label
allElectronicsData = open(r"example.csv","rb")
reader = csv.reader(allElectronicsData)
headers = reader.next()
#print headers

featureList = []  
labelList = []
#存放在兩個元祖中
for row in reader:
    labelList.append(row[len(row)-1])
    rowDic = {}
    for i in range(1,len(row)-1):
        rowDic[headers[i]] = row[i]
    featureList.append(rowDic)
    
# print featureList
# print labelList

# Vector Feature
vec = DictVectorizer()
dummyX = vec.fit_transform(featureList) .toarray()
# print "dummyX:",dummyX
# print vec.get_feature_names()
# print "labelList:"+str(labelList)

lb = preprocessing.LabelBinarizer()
dummyY = lb.fit_transform(labelList)
#print "dummyY:" + str(dummyY)

#using desicionTree for classfication
clf = tree.DecisionTreeClassifier(criterion="entropy") #建立一個分類器，entropy決定了用ID3演算法
clf = clf.fit(dummyX, dummyY)
print "clf:"+str(clf)

#Visulize model
with open("allEallElectronicInfomationGainori.txt","w") as f:
    f = tree.export_graphviz(clf, feature_names=vec.get_feature_names(), out_file = f)

#預測    
oneRowX = dummyX[0,:]
#print "oneRowX:" +str(oneRowX)

newRowX = oneRowX
newRowX[0] = 1
newRowX[2] = 0
print "newRowX:" +str(newRowX)

predictedY = clf.predict(newRowX)
print "predictedY:" + str(predictedY)</span>

使用命令匯出圖形為pdf：dot -T pdf ex.txt -o output.pdf.txt  (windows cmd的命令)