14.决策树碎碎念

属性选择

属性的感觉就是最大限度的增加样本的纯度,并且不要产生产生样本数少的分枝。

属性选择标准有信息增益(Information Gain)和Gini系数
信息增益作为标准时,选择信息增益大的作为分裂点
Gini是一种不纯度函数,衡量数据关于类别的纯度,数据均匀分布于各个类别时,不纯度就很大

大小规模合适的树

  1. 树停止生长的条件(最小划分实例数,划分阈值,最大树深度)
  2. 对完全生长的树进行剪枝(评估子树,如去掉性能更好,则进行剪枝)

ID3

思想:选信息增益大的属性建立分支,递归选取知道子树只包含一个类别的数据

自顶向下的贪婪的搜索算法,构造出与训练数据一致的决策树
用信息增益作为属性选择的标准,使划分后的数据集的信息熵最小

ID3的问题
  • 只能处理属性数据,无法处理连续型数据
  • 属性的每个取值都会产生一个对应分支,会有许多小的子集,过小的子集会导致统计特征不充分,使算法停止
  • 信息增益在类别值多的属性上计算结果,大于类别值少的属性,导致算法天生偏向选择分支多的属性,会导致过度拟合

C4.5

  • 能处理连续性和离散型属性
  • 能处理有缺失值的数据
  • 信息增益作为决策树属性选择标准
  • 对生成树进行剪枝处理
  • 决策树到规则自动生成

不同于ID3

  • C4.5不是直接衡量信息增益,是用的信息增益率来衡量属性的

  • ID3中的信息增益是根据所属类别(y)来计算的,C4.5以信息增益率为标准,引入分裂信息的概念,考虑了获取增益的代价,克服了ID3偏心多属性特征的缺点

  • 分裂信息用来衡量属性分裂数据的广度和均匀,公式如下

Paste_Image.png
属性值越多,分布越平均的分裂信息越大,对应的信息增益率则越小

对于连续值的求解

Paste_Image.png
处理缺失值,这个ID3也没有
  • 直接抛弃
  • 平均数或者众数
  • C4.5中用概率的方法,为每个可能的赋值都设置一个概率

剪枝

不用预剪枝是因为预剪枝对不同数据的表现很不一样

后剪枝方法
  • 从叶节点开始,检查每个非叶节点
  • 如果以某个叶节点(或其子节点中使用频率最高的子节点),替换该非叶节点
  • 整个决策树的误差率降低就剪去改节点
预剪枝方法
  • 限制树的最大深度
  • 限制叶节点最小记录数
C4.5后剪枝

针对每个节点,以其中的类别众数作为预测类别
利用每个节点的错误率,根据假设正态分布对真实误差进行估计

悲观误差剪枝

CART树

改进ID3的3个方面

  • 不纯度计算用GINI指数,取最小最为分裂点,就是差异损失最大的点(Gini父-Gini子最大的)
  • 特征双化(towing),二元分类树
  • 输出为离散时为分类树,为连续时为回归树
特征双化

构建二叉树,双化时尽量时2个类别的输出差异性的和,保持最小,就是纯度最大。

具体操作就是穷举法,对每对都计算Gini系数(带全局的权重),然后选择Gini系数最大的呢一组,这种感觉就是选最不纯的一组,用你的下限去和别的属性竞争,以达到全局的最优

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