为什么要改进成C4.5算法

原理

C4.5算法是在ID3算法上的一种改进,它与ID3算法最大的区别就是特征选择上有所不同,一个是基于信息增益比,一个是基于信息增益。

之所以这样做是因为信息增益倾向于选择取值比较多的特征(特征越多,条件熵(特征划分后的类别变量的熵)越小,信息增益就越大);因此在信息增益下面加一个分母,该分母是当前所选特征的熵,注意:这里而不是类别变量的熵了。

这样就构成了新的特征选择准则,叫做信息增益比。为什么加了这样一个分母就会消除ID3算法倾向于选择取值较多的特征呢?

因为特征取值越多,该特征的熵就越大,分母也就越大,所以信息增益比就会减小,而不是像信息增益那样增大了,一定程度消除了算法对特征取值范围的影响。

实现

在算法实现上,C4.5算法只是修改了信息增益计算的函数calcShannonEntOfFeature和最优特征选择函数chooseBestFeatureToSplit。

calcShannonEntOfFeature在ID3的calcShannonEnt函数上加了个参数feat,ID3中该函数只用计算类别变量的熵,而calcShannonEntOfFeature可以计算指定特征或者类别变量的熵。

chooseBestFeatureToSplit函数在计算好信息增益后,同时计算了当前特征的熵IV,然后相除得到信息增益比,以最大信息增益比作为最优特征。

在划分数据的时候,有可能出现特征取同一个值,那么该特征的熵为0,同时信息增益也为0(类别变量划分前后一样,因为特征只有一个取值),0/0没有意义,可以跳过该特征。

Python实现决策树C4.5算法的示例

#coding=utf-8
import operator
from math import log
import time
import os, sys
import string

def createDataSet(trainDataFile):
 print trainDataFile
 dataSet = []
 try:
 fin = open(trainDataFile)
 for line in fin:
  line = line.strip()
  cols = line.split('\t')
  row = [cols[1], cols[2], cols[3], cols[4], cols[5], cols[6], cols[7], cols[8], cols[9], cols[10], cols[0]]
  dataSet.append(row)
  #print row
 except:
 print 'Usage xxx.py trainDataFilePath'
 sys.exit()
 labels = ['cip1', 'cip2', 'cip3', 'cip4', 'sip1', 'sip2', 'sip3', 'sip4', 'sport', 'domain']
 print 'dataSetlen', len(dataSet)
 return dataSet, labels

#calc shannon entropy of label or feature
def calcShannonEntOfFeature(dataSet, feat):
 numEntries = len(dataSet)
 labelCounts = {}
 for feaVec in dataSet:
 currentLabel = feaVec[feat]
 if currentLabel not in labelCounts:
  labelCounts[currentLabel] = 0
 labelCounts[currentLabel] += 1
 shannonEnt = 0.0
 for key in labelCounts:
 prob = float(labelCounts[key])/numEntries
 shannonEnt -= prob * log(prob, 2)
 return shannonEnt

def splitDataSet(dataSet, axis, value):
 retDataSet = []
 for featVec in dataSet:
 if featVec[axis] == value:
  reducedFeatVec = featVec[:axis]
  reducedFeatVec.extend(featVec[axis+1:])
  retDataSet.append(reducedFeatVec)
 return retDataSet
 
def chooseBestFeatureToSplit(dataSet):
 numFeatures = len(dataSet[0]) - 1 #last col is label
 baseEntropy = calcShannonEntOfFeature(dataSet, -1)
 bestInfoGainRate = 0.0
 bestFeature = -1
 for i in range(numFeatures):
 featList = [example[i] for example in dataSet]
 uniqueVals = set(featList)
 newEntropy = 0.0
 for value in uniqueVals:
  subDataSet = splitDataSet(dataSet, i, value)
  prob = len(subDataSet) / float(len(dataSet))
  newEntropy += prob *calcShannonEntOfFeature(subDataSet, -1) #calc conditional entropy
 infoGain = baseEntropy - newEntropy
    iv = calcShannonEntOfFeature(dataSet, i)
 if(iv == 0): #value of the feature is all same,infoGain and iv all equal 0, skip the feature
 continue
    infoGainRate = infoGain / iv
 if infoGainRate > bestInfoGainRate:
  bestInfoGainRate = infoGainRate
  bestFeature = i
 return bestFeature
  
#feature is exhaustive, reture what you want label
def majorityCnt(classList):
 classCount = {}
 for vote in classList:
 if vote not in classCount.keys():
  classCount[vote] = 0
 classCount[vote] += 1
 return max(classCount)  
 
def createTree(dataSet, labels):
 classList = [example[-1] for example in dataSet]
 if classList.count(classList[0]) ==len(classList): #all data is the same label
 return classList[0]
 if len(dataSet[0]) == 1: #all feature is exhaustive
 return majorityCnt(classList)
 bestFeat = chooseBestFeatureToSplit(dataSet)
 bestFeatLabel = labels[bestFeat]
 if(bestFeat == -1): #特征一样,但类别不一样,即类别与特征不相关,随机选第一个类别做分类结果
 return classList[0] 
 myTree = {bestFeatLabel:{}}
 del(labels[bestFeat])
 featValues = [example[bestFeat] for example in dataSet]
 uniqueVals = set(featValues)
 for value in uniqueVals:
 subLabels = labels[:]
 myTree[bestFeatLabel][value] = createTree(splitDataSet(dataSet, bestFeat, value),subLabels)
 return myTree
 
def main():
 if(len(sys.argv) < 3):
 print 'Usage xxx.py trainSet outputTreeFile'
 sys.exit()
 data,label = createDataSet(sys.argv[1])
 t1 = time.clock()
 myTree = createTree(data,label)
 t2 = time.clock()
 fout = open(sys.argv[2], 'w')
 fout.write(str(myTree))
 fout.close()
 print 'execute for ',t2-t1
if __name__=='__main__':
 main()

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。

华山资源网 Design By www.eoogi.com
广告合作:本站广告合作请联系QQ:858582 申请时备注:广告合作(否则不回)
免责声明:本站资源来自互联网收集,仅供用于学习和交流,请遵循相关法律法规,本站一切资源不代表本站立场,如有侵权、后门、不妥请联系本站删除!
华山资源网 Design By www.eoogi.com

稳了!魔兽国服回归的3条重磅消息!官宣时间再确认!

昨天有一位朋友在大神群里分享,自己亚服账号被封号之后居然弹出了国服的封号信息对话框。

这里面让他访问的是一个国服的战网网址,com.cn和后面的zh都非常明白地表明这就是国服战网。

而他在复制这个网址并且进行登录之后,确实是网易的网址,也就是我们熟悉的停服之后国服发布的暴雪游戏产品运营到期开放退款的说明。这是一件比较奇怪的事情,因为以前都没有出现这样的情况,现在突然提示跳转到国服战网的网址,是不是说明了简体中文客户端已经开始进行更新了呢?