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基于Python实现的Cart分类决策树及其随机森林算法

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简介:
本项目采用Python语言实现了经典的Cart分类决策树及随机森林算法,旨在通过数据驱动的方法进行高效准确的数据分类与预测。 随机森林代码依赖numpy和pandas库,在运行前请确保已安装这两个包,并且关键代码部分都有详细的注释。 决策树使用孩子表示法,因为预测每个样本需要根据父节点找到其子节点的操作。使用的数据集是kaggle比赛中的经典数据集——泰坦尼克号灾难事件的数据集,该任务要求根据乘客的信息来预测他们是否生还,是一个二分类问题。原数据集存储在original_data文件夹下。 使用pandas对原始数据进行清洗和one-hot编码,并将前600条记录作为训练集,后289条记录作为测试集。pre_data.py脚本完成了这部分工作。处理后的数据存放在data文件夹中。 决策树模型设置了一个可调参数:min_sample_leaf(落在叶子节点上的最小样本数)。当min_sample_leaf = 31时,分类正确率为0.702422。 随机森林模型有四个可调整的参数: - ip: 随机挑选训练集的比例范围 (ip, 1) 中的一个值。 - jp: 特征选择比例。

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  • PythonCart
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    本项目采用Python语言实现了经典的Cart分类决策树及随机森林算法,旨在通过数据驱动的方法进行高效准确的数据分类与预测。 随机森林代码依赖numpy和pandas库,在运行前请确保已安装这两个包,并且关键代码部分都有详细的注释。 决策树使用孩子表示法,因为预测每个样本需要根据父节点找到其子节点的操作。使用的数据集是kaggle比赛中的经典数据集——泰坦尼克号灾难事件的数据集,该任务要求根据乘客的信息来预测他们是否生还,是一个二分类问题。原数据集存储在original_data文件夹下。 使用pandas对原始数据进行清洗和one-hot编码,并将前600条记录作为训练集,后289条记录作为测试集。pre_data.py脚本完成了这部分工作。处理后的数据存放在data文件夹中。 决策树模型设置了一个可调参数:min_sample_leaf(落在叶子节点上的最小样本数)。当min_sample_leaf = 31时,分类正确率为0.702422。 随机森林模型有四个可调整的参数: - ip: 随机挑选训练集的比例范围 (ip, 1) 中的一个值。 - jp: 特征选择比例。
  • DecisionTree.jl:Julia 语言中 CART
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    DecisionTree.jl 是一个用 Julia 编程语言开发的库,提供了实现分类和回归任务中的 CART 决策树及随机森林算法的功能。 决策树(CART)与随机森林算法的Julia实现可通过以下方式使用: - 使用简单的表达式创建复杂的机器学习管道结构。 - 异构集成学习包。 - Julia的机器学习框架。 该库支持分类任务中的预修剪和后剪枝,具体包括: - 预修剪:最大深度、最小叶节点大小; - 后剪枝:悲观剪枝; - 多线程装袋(随机森林); - 自适应提升(决策树桩); - 交叉验证(n折)。 此外,它还支持有序特征编码为Real或String类型的数据,并能处理数字特征。对于回归任务,该库同样提供了预修剪和多线程装袋功能以及交叉验证的支持。 若标签/目标数据的类型是`Array{Float}`,则隐含地进行回归分析。 安装方法: 通过Julia包管理器安装DecisionTree.jl: ```julia Pkg.add(DecisionTree) ``` 该库还实现了scikit-learn API。
  • Python应用
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    本文深入浅出地讲解了决策树与随机森林这两种重要的机器学习算法,并通过具体案例展示了它们在Python编程语言环境下的实现方法。适合希望了解并实践数据科学领域分类问题解决技术的读者参考。 本段落探讨了如何使用现有的库来初步应用决策树与随机森林算法,并介绍了所使用的数据集情况。
  • Python析详解
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    本文深入解析了Python编程语言中决策树和随机森林算法的应用,并通过具体案例详细讲解其工作原理及实现步骤。 本段落简要介绍了Python中的决策树和随机森林算法,并分享了它们的应用示例。这两种分类方法的判断逻辑与人的思维模式非常接近,在面对复杂条件组合问题时,人们往往会通过绘制决策树来辅助做出最佳选择。 在文中,我们首先概述了决策树的基本概念及其工作原理:它展示了对象属性与其对应值之间的关系。其中每个节点代表一个具体的对象实例或特征类别;而分叉路径则表示该实例可能采取的不同行动方案或者满足的条件分支。接着详细阐述了随机森林算法,并利用这两种方法进行FTP和POP3暴力破解检测,以展示其在实际问题中的应用价值。 决策树模型的核心在于递归地寻找最佳属性来分割数据集直至达到纯度要求或停止标准为止;而随机森林则是通过建立多个这样的独立决策树并结合多数投票原则做出最终预测。这两种技术都具有较强的解释性和泛化能力,适用于解决多种分类任务场景下的问题。
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    决策树是一种基于特征条件进行数据分割、以树形结构来表示分类过程的机器学习模型。随机森林则是通过组合多个决策树的结果来提高预测准确性和防止过拟合的一种集成学习方法。 分类决策树模型是一种用于对样本进行分类的树形结构。决策树由节点(Node)和有向边(Directed Edge)组成,其中包含两种类型的节点:内部节点(Internal Node)和叶节点(Leaf Node)。内部节点表示一个属性或特征,而叶节点则代表一个类别。
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    决策树是一种用于分类与回归分析的机器学习算法;随机森林则通过组合多个决策树提高模型准确性和鲁棒性。两者在数据分析中广泛应用。 决策树是一种基本的分类与回归方法,其学习过程通常包括三个步骤:特征选择、生成决策树以及剪枝。 一个决策树由结点和有向边构成,其中包含内部节点和叶节点。内部节点代表某个特定的属性或特征,而叶节点则表示最终类别。 在进行决策树学习时,其实质是从训练数据集中推导出一系列分类规则;通常使用的损失函数是正则化的极大似然函数,并且通过利用训练数据集来估计条件概率模型作为学习策略。
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    决策树是一种基于特征划分进行预测建模的方法;而随机森林则是通过集成多个决策树来提高模型准确性和防止过拟合的算法。 在机器学习领域,算法的设计与选择对于处理各种类型的问题至关重要。决策树和随机森林作为两种核心算法因其独特的优势,在实际应用中受到了广泛的关注和应用。 从决策树的基本概念谈起:这是一种模拟人类决策过程的算法,通过一系列规则对数据进行分析,最终达到分类或预测的目的。在决策树中,每个节点对应于特征的一个测试条件,而分支代表测试的结果,叶节点则包含了决策结果。学习构建决策树的过程涉及特征选择和树剪枝以确保模型具有好的泛化能力。 ID3、C4.5 和 CART 是最经典的三种决策树算法。ID3 基于信息增益进行特征选择,但对取值数量敏感;C4.5 改进了这一问题,采用信息增益比作为标准减少偏倚;而 CART 不仅能处理分类任务还能解决回归问题,并生成二叉树以提高灵活性。 随机森林是一种集成学习方法,通过组合多个决策树进行预测来提升性能。其构建过程引入了两层随机性:从原始数据集中随机选择子集用于每棵树训练及在节点分裂时随机选取部分特征。这种随机性使模型对噪声和异常值具有更强的抵抗力,并能有效防止过拟合。 应用方面,决策树与随机森林广泛应用于信用评分、疾病诊断、市场细分等领域,在处理大量特征的数据中表现出色且对缺失数据有良好鲁棒性。然而,决策树在某些情况下易出现过拟合问题影响泛化能力;而通过集成多棵树的方法,随机森林能很好地平衡偏差和方差以减少过拟合风险。 实践中正确使用这两种算法需要深入了解数据并根据具体需求选择适当的参数与模型结构。例如,在构建决策树时需调整如树的深度、分支节点最小样本数等超参数来避免过拟合或欠拟合;对于随机森林,合理设置如树木数量和每棵树深度同样重要。 总之,掌握决策树及随机森林的核心原理及其应用技巧对机器学习从业者来说是一项基本而关键的能力。通过不断的学习与实践,我们能够更有效地利用这两种算法解决各种复杂的数据分析和预测问题。
  • : MATLAB中
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    本文介绍了在MATLAB中实现的随机森林算法及其应用,深入探讨了该机器学习方法的工作原理和具体操作步骤。 随机森林算法程序用于对数据进行仿真预测,是一个非常有用的工具。
  • 19.pptx
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    本PPT介绍决策树与随机森林的基本概念、工作原理及其在数据分析中的应用,并探讨其优势和局限性。 19决策树与随机森林.pptx 这份演示文稿涵盖了关于决策树及随机森林的相关知识和技术细节。文档详细介绍了这两种机器学习模型的工作原理、应用场景以及各自的优缺点,帮助读者深入理解如何利用这些工具进行数据分析和预测建模。
  • PythonID3/C4.5/CART
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    本项目运用Python语言实现了多种经典的决策树学习算法,包括ID3、C4.5和CART,旨在为数据分析与机器学习提供强大的工具支持。 使用Python语言实现决策树算法,并采用ID3、C4.5以及 CART 作为决策函数。