【Python-ML】SKlearn库决策树(DecisionRegression) 使用
2018-01-15 16:47
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# -*- coding: utf-8 -*- ''' Created on 2018年1月15日 @author: Jason.F @summary: Scikit-Learn库决策树算法 ''' from sklearn import datasets import numpy as np from sklearn.cross_validation import train_test_split from sklearn.preprocessing import StandardScaler from matplotlib.colors import ListedColormap import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.svm import SVC from sklearn.metrics import accuracy_score from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier from sklearn.tree import export_graphviz from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier #决策边界函数 def plot_decision_regions(X,y,classifier,test_idx=None,resolution=0.02): # 设置标记点和颜色 markers = ('s','x','o','^','v') colors = ('red', 'blue', 'lightgreen', 'gray', 'cyan') cmap = ListedColormap(colors[:len(np.unique(y))]) # 绘制决策面 x1_min, x1_max = X[:, 0].min() - 1, X[:, 0].max() + 1 x2_min, x2_max = X[:, 1].min() - 1, X[:, 1].max() + 1 xx1, xx2 = np.meshgrid(np.arange(x1_min, x1_max, resolution),np.arange(x2_min, x2_max, resolution)) Z = classifier.predict(np.array([xx1.ravel(), xx2.ravel()]).T) Z = Z.reshape(xx1.shape) plt.contourf(xx1, xx2, Z, alpha=0.4, cmap=cmap) plt.xlim(xx1.min(), xx1.max()) plt.ylim(xx2.min(), xx2.max()) #绘制所有样本 X_test,y_test=X[test_idx,:],y[test_idx] for idx,cl in enumerate(np.unique(y)): plt.scatter(x=X[y==cl,0],y=X[y==cl,1],alpha=0.8,c=cmap(idx),marker=markers[idx],label=cl) #高亮预测样本 if test_idx: X_test,y_test =X[test_idx,:],y[test_idx] plt.scatter(X_test[:,0],X_test[:,1],c='',alpha=1.0,linewidths=1,marker='o',s=55,label='test set') #数据导入 iris=datasets.load_iris() X=iris.data[:,[2,3]] y=iris.target print (np.unique(y)) #训练集和测试集划分 X_train,X_test,y_train,y_test=train_test_split(X,y,test_size=0.3,random_state=0) #标准化 sc=StandardScaler() sc.fit(X_train)#计算样本的均值和标准差 X_train_std=sc.transform(X_train) X_test_std=sc.transform(X_test) #决策树模型,信息增益和纯度(熵、基尼系统、误分类率) #深度越大,容易产生过拟合,通过剪枝来解决 tree=DecisionTreeClassifier(criterion='entropy',max_depth=3,random_state=0) tree.fit(X_train_std,y_train) #随机森林,集成多个弱学习器成鲁棒性强学习器 #参数:n_jobs处理器内核数量,n_estimators集成的单颗决策树数量 #forest=RandomForestClassifier(criterion='entropy',n_estimators=10,n_jobs=2,random_state=1) #forest.fit(X_train_std,y_train) #模型预测 y_pred=tree.predict(X_test_std) print ('Accuracy:%.2f' %accuracy_score(y_test,y_pred))#准确率 #绘制决策边界 X_combined_std=np.vstack((X_train_std,X_test_std)) y_combined=np.hstack((y_train,y_test)) plot_decision_regions(X=X_combined_std, y=y_combined, classifier=tree, test_idx=range(105,150)) plt.xlabel('petal length[cm]') plt.ylabel('petal width[cm]') plt.legend(loc='upper left') plt.show() #导出决策树到dot格式 export_graphviz(tree,out_file='tree.dot',feature_names=['petal length','petal width']) #下载http://www.graphviz.org/download/ #dot转换为png命令:dot -Tpng tree.dot -o tree.png #windows下安装graphviz参考;http://blog.csdn.net/lanchunhui/article/details/49472949 #观察熵、基尼、误分类率对纯度的影响 def gini(p): return p*(1-p)+(1-p)*(1-(1-p)) def entropy(p): return -p*np.log2(p)-(1-p)*np.log2(1-p) def error(p): return 1-np.max([p,1-p]) x=np.arange(0.0,1.0,0.01) ent=[entropy(p) if p !=0 else None for p in x]#求熵 sc_ent=[e*0.5 if e else None for e in ent ]#熵缩放 err=[error(i) for i in x] fig=plt.figure() ax=plt.subplot(111) for i,lab,ls,c in zip([ent,sc_ent,gini(x),err],\ ['Entropy','Entropy(scaled)','Gini Impurity','Misclassification Error'],\ ['-','-','--','-.'],\ ['black','lightgray','red','green']): line=ax.plot(x,i,label=lab,linestyle=ls,lw=2,color=c) ax.legend(loc='upper center',bbox_to_anchor=(0.5,1.15),ncol=3,fancybox=True,shadow=False) ax.axhline(y=0.5,linewidth=1,color='k',linestyle='--') ax.axhline(y=1.0,linewidth=1,color='k',linestyle='--') plt.ylim([0,1.1]) plt.xlabel('p(i=1)') plt.ylabel('Impurity Index') plt.show()
决策分类结果:
决策分类GraphViz图:
随机森林结果:
信息增益:熵、基尼、误分类率对纯度的影响:
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