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【读书笔记】机器学习实战-决策树(2)

时间:2015-04-17 11:35:59      阅读:256      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:机器学习   决策树   id3   

这里是接着上一篇决策树算法介绍来的。
之前已经学习过决策树的整个方法,对它构造的过程有了比较清楚的认识。这一次的读书笔记就主要关注决策树的应用和用matplotlib来画出一棵决策树。

绘制决策树

matplotlib提供了一个注解工具annotations,跟matlab中的非常相似[不过个人认为matlab画图操作起来更加方便],他是一个很强大的工具。

首先我们先绘制决策树的一个节点:

# coding=utf-8
import matplotlib.pyplot as plt


decisionNode = dict(boxstyle="sawtooth", fc="0.8")
leafNode = dict(boxstyle="round4", fc="0.8")
arrow_args = dict(arrowstyle="<-")

def plotNode(nodeTxt, centerPt, parentPt, nodeType):
    createPlot.ax1.annotate(nodeTxt, xy=parentPt,  xycoords=‘axes fraction‘,xytext=centerPt, textcoords=‘axes fraction‘,va="center", ha="center", bbox=nodeType, arrowprops=arrow_args )

def createPlot():
    fig = plt.figure(1, facecolor=‘white‘)
    plt.xlabel(‘abs‘)
    plt.xlabel(‘c‘)
    fig.clf()
    createPlot.ax1 = plt.subplot(111, frameon=False) 
    plotNode(‘a decision node‘, (0.5, 0.1), (0.1, 0.5), decisionNode)
    plotNode(‘a leaf node‘, (0.8, 0.1), (0.3, 0.8), leafNode)
    plt.show()

在powershell中运行上述结果得到以下图片
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然后我们要构造出注解树:

这里自然而然想到用迭代开始构造每一个节点的情况。事实上也确实如此。
先计算注解树的深度以及叶子节点个数,方便迭代的开始和结束

def getNumLeafs(myTree):
    numLeafs = 0
    firstStr = myTree.keys()[0]
    secondDict = myTree[firstStr]
    for key in secondDict.keys():
        #查看当前节点是否已经是叶子节点,如果不是则要再次迭代
        if type(secondDict[key]).__name__==‘dict‘:
            numLeafs += getNumLeafs(secondDict[key])
        else:   numLeafs +=1
    return numLeafs

def getTreeDepth(myTree):
    maxDepth = 0
    firstStr = myTree.keys()[0]
    secondDict = myTree[firstStr]
    for key in secondDict.keys():
        #查看当前节点是否已经是叶子节点,如果不是则要再次迭代
        if type(secondDict[key]).__name__==‘dict‘:
            thisDepth = 1 + getTreeDepth(secondDict[key])
        else:   thisDepth = 1
        if thisDepth > maxDepth: maxDepth = thisDepth
    return maxDepth

下面就是画出注解树的主函数:

def plotMidText(cntrPt, parentPt, txtString):
    xMid = (parentPt[0]-cntrPt[0])/2.0 + cntrPt[0]
    yMid = (parentPt[1]-cntrPt[1])/2.0 + cntrPt[1]
    createPlot.ax1.text(xMid, yMid, txtString, va="center", ha="center", rotation=30)

def plotTree(myTree, parentPt, nodeTxt):#if the first key tells you what feat was split on
    numLeafs = getNumLeafs(myTree)  #this determines the x width of this tree
    depth = getTreeDepth(myTree)
    firstStr = myTree.keys()[0]     #the text label for this node should be this
    cntrPt = (plotTree.xOff + (1.0 + float(numLeafs))/2.0/plotTree.totalW, plotTree.yOff)
    plotMidText(cntrPt, parentPt, nodeTxt)
    plotNode(firstStr, cntrPt, parentPt, decisionNode)
    secondDict = myTree[firstStr]
    plotTree.yOff = plotTree.yOff - 1.0/plotTree.totalD
    for key in secondDict.keys():
        if type(secondDict[key]).__name__==‘dict‘:#test to see if the nodes are dictonaires, if not they are leaf nodes   
            plotTree(secondDict[key],cntrPt,str(key))        #recursion
        else:   #it‘s a leaf node print the leaf node
            plotTree.xOff = plotTree.xOff + 1.0/plotTree.totalW
            plotNode(secondDict[key], (plotTree.xOff, plotTree.yOff), cntrPt, leafNode)
            plotMidText((plotTree.xOff, plotTree.yOff), cntrPt, str(key))
    plotTree.yOff = plotTree.yOff + 1.0/plotTree.totalD
#if you do get a dictonary you know it‘s a tree, and the first element will be another dict

def createPlot(inTree):
    fig = plt.figure(1, facecolor=‘white‘)
    fig.clf()
    axprops = dict(xticks=[], yticks=[])
    createPlot.ax1 = plt.subplot(111, frameon=False, **axprops)    #no ticks
    #createPlot.ax1 = plt.subplot(111, frameon=False) #ticks for demo puropses 
    plotTree.totalW = float(getNumLeafs(inTree))
    plotTree.totalD = float(getTreeDepth(inTree))
    plotTree.xOff = -0.5/plotTree.totalW; plotTree.yOff = 1.0;
    plotTree(inTree, (0.5,1.0), ‘‘)
    plt.show()

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决策树算法应用

眼科医生根据病人的情况决定给病人选配哪一种隐形眼镜。这是一个专家系统的问题,可以用决策树来进行分类得出分类指标。

由于生成决策树很费时,我们没有必要每次使用决策树都重新生成一个决策树,书中介绍了pickle序列化的方法存储一棵已经生成了的决策树。
pickle模块的基本用法如下用法

使用pickle模块存储决策树:

def storeTree(inputTree,filename):
    import pickle
    fw = open(filename,‘w‘)
    pickle.dump(inputTree,fw)
    fw.close()

def grabTree(filename):
    import pickle
    fr = open(filename)
    return pickle.load(fr)

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存储形式如下:
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实现步骤

  1. 收集数据:提供文本文件
  2. 准备数据:解析tab键分割的数据行
  3. 分析数据:使用createPlot()函数绘制最终的树形图
  4. 训练算法:使用createTree()函数
  5. 测试算法:根据实际情况测试算法是否可以正确分类
  6. 使用算法:存储决策树结构,下次直接使用

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下次就可以使用决策树做一些分类任务了。本章决策树构造算法是ID3算法,后面会学习更多的~加油~

【读书笔记】机器学习实战-决策树(2)

标签:机器学习   决策树   id3   

原文地址:http://blog.csdn.net/iboxty/article/details/45083425

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