ID3

来源:互联网 发布:淘宝大学哪个老师最好 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 08:39

决策树算法是数据挖掘领域的核心分类算法之一,其中ID3算法是最为经典的决策树算法。ID3算法理论清晰、使用简单、学习能力较强,且构造的决策树平均深度较小,分类速度较快,特别适合处理大规模的学习问题,目前已得到广泛应用。


基本思想

角度1.  越是小型的决策树越优于大的决策树(尽管如此该算法也不是总是生成最小的树形结构)

角度2. 引入信息论中互信息(信息增益),作为判别因素的度量,即:以信息熵的下降速度作为选取测试属性的标准,所选的测试属性是从根到当前节点的路径上尚未被考虑的具有最高信息增益的属性


基本原理:

在ID3决策树归纳方法中,通常是使用信息增益方法来帮助确定生成每个节点时所应采用的合适属性。这样就可以选择具有最高信息增益(熵减少的程度最大)的属性最为当前节点的测试属性,以便对之后划分的训练样本子集进行分类所需要的信息最小,也就是说,利用该属性进行当前(节点所含)样本集合划分,将会使得所产生的样本子集中的“不同类别的混合程度”降为最低。因此,采用这样一种信息论方法将有效减少对象分来所需要的次数,从而确保所产生的决策树最为简单。 

下面是计算信息熵的方法(摘抄别人的成果引用下):

信息熵就是一组数据包含的信息,概率的度量。一组数据越有序信息熵也就越低,极端时如果一组数据中只有一个非0,其它都是0,那么熵等于0,因为只有可能是这个非0的情况发生,它给人们的信息已经确定了,或者说不含有任何信息了,因为信息熵含量为0。一组数据越无序信息熵也就越高,极端时如果一组数据均匀分布,那么它的熵最大,因为我们不知道那种情况发生的概率大些。如一组数据由{d1,d2,...,dn}构成,其和是sum,那么求信息熵的公式是ID3算法

    分类预测算法属于有指导学习,方法是通过训练数据,按照参考属性对目标属性的依赖程度对参考属性分级别处理,这种分级别处理体现在创建决策树,目的是通过生成的判别树,产生规则,用来判断以后的数据。以如下数据为例



ID3算法


共14条记录,目标属性是,是否买电脑,共有两个情况,yes或者no。参考属性有4种情况,分别是,age,income,student,credit_rating。属性age有3种取值情况,分别是,youth,middle_aged,senior,属性income有3种取值情况,分别是,high,medium,low,属性student有2种取值情况,分别是,no,yes,属性credit_rating有2种取值情况,分别是fair,excellent。我们先求参考属性的信息熵:

ID3算法,式中的5表示5个no,9表示9个yes,14是总的记录数。接下来我们求各个参考属性在取各自的值对应目标属性的信息熵,以属性age为例,有3种取值情况,分别是youth,middle_aged,senior,先考虑youth,youth共出现5次,3次no,2次yes,于是信息熵:ID3算法
类似得到middle_aged和senior的信息熵,分别是:0和0.971。整个属性age的信息熵应该是它们的加权平均值:

ID3算法。下面引入信息增益(information gain)这个概念,用Gain(D)表示,该概念是指信息熵的有效减少量,该量越高,表明目标属性在该参考属性那失去的信息熵越多,那么该属性越应该在决策树的上层(如果不好理解,可以用极限的方法,即假如在age属性上,当为youth时全部是on,当为middle时也全部是no,当为senior时全不是yes,那么Hage(D)=0)。ID3算法,类似可以求出Gain(income)=0.029,Gain(stduent)=0.151,Gain(credit_rating)=0.048。最大值为Gain(age),所以首先按照参考属性age,将数据分为3类,如下:ID3算法

然后分别按照上面的方法递归的分类。递归终止的条件是,

1,当分到某类时,目标属性全是一个值,如这里当年龄取middle_aged时,目标属性全是yes。

2,当分到某类时,某个值的比例达到了给定的阈值,如这里当年龄取youth时,有60%的是no,当然实际的阈值远远大于60%。

最后在剪纸,重新排序等,最终得出所需要的最小树。

      ID3算法有很多变种,但是基本思想不变。但是它很可能需要多次遍历数据库,效率不高,不然朴素贝叶斯分类。

代码:


ID3算法
0 0
原创粉丝点击
热门问题 老师的惩罚 人脸识别 我在镇武司摸鱼那些年 重生之率土为王 我在大康的咸鱼生活 盘龙之生命进化 天生仙种 凡人之先天五行 春回大明朝 姑娘不必设防,我是瞎子 悠悠球上油早了怎么办 买了没有esp的车怎么办 饥荒海难狗来了怎么办 饥荒海难拖网掉水里了怎么办 饥荒遇到了猪人怎么办 饥荒龙蝇赖在家不走怎么办 饥荒海难崩档了怎么办 gta5全是rpf文件怎么办 饥荒没有海象人营地怎么办 饥荒海滩猎犬来了怎么办 宝宝换牙门牙上长颗尖牙怎么办 肉卡在牙缝里怎么办 电脑做系统卡死怎么办 苹果6升级太卡怎么办 电脑玩不了联机饥荒怎么办 饥荒渡渡鸟死了一只怎么办 饥荒电脑联机植物生病怎么办 开车蹭到别人车怎么办 立定跳不会收腹怎么办 1岁宝宝有蛔虫怎么办 手机屏幕总是有网页跳出来怎么办 cs游戏屏幕变成正方形怎么办 大王卡被收回了怎么办 模拟人生4小人生病了怎么办 创造与魔法死后怎么办? 脚不小心扭伤了该怎么办 小鸡脚扭伤了该怎么办 跳高比赛最终成绩相等怎么办 热车1200怠速降不下来怎么办 大腿根骨髓水肿越来越疼怎么办 倒库方向打晚了怎么办 签吻芳颜祛斑液脸脱皮怎么办 3d右边工具栏消失了怎么办 3d菜单栏消失了怎么办 觉得自己性无能不敢谈对象怎么办 护士面试时被问到病人坠床怎么办 三次元仪器坏了怎么办 运动同手同脚怎么办 狗狗突然害怕不敢走路怎么办 一岁半宝宝因为害怕不敢走路怎么办 猫把背拱起来怎么办