决策树的使用之分类树

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5.2 决策树的基本流程可以简单概括为:

5.3 DecisionTreeClassifier参数之random_state & splitter
random_state用来设置分枝中随机模式的参数,默认为none,在高维度时随机性会表现更明显。输入任意整数,会一直长出同一棵树,让模型稳定下来。
splitter有两种输入值,输入”best",决策树在分枝时虽然随机,但是还是会优先选择更重要的特征进行分枝(重要性可以通过属性feature_importances_查看),输入“random",决策树在分枝时会更加随机,树会因为含有更多的不必要信息而更深更大,并因这些不必要信息而降低对训练集的拟合。这也是防止过拟合的一种方式。当你预测到你的模型会过拟合,用这两个参数来帮助你降低树建成之后过拟合的可能性。当然,树一旦建成,我们依然是使用剪枝参数来防止过拟合。
5.4 剪枝参数
我们收集的样本数据不可能和整体的状况完全一致,因此当一棵决策树对训练数据有了过于优秀的解释性,它找出的规则必然包含了训练样本中的噪声,并使它对 未知数据 的拟合程度不足。(过拟合指的是在训练集上表现很好,在测试集上却表现糟糕)
为了让决策树有更好的泛化性,我们要对决策树进行剪枝。剪枝策略对决策树的影响巨大,正确的剪枝策略是优化决策树算法的核心。sklearn为我们提供了不同的剪枝策略:
5.4.1 max_depth
限制树的最大深度,超过设定深度的树枝全部剪掉。这是用得最广泛的剪枝参数,在高维度低样本量时非常有效。
5.4.2 min_samples_leaf
min_samples_leaf 限定,一个节点在分枝后的每个子节点都必须包含至少min_samples_leaf个训练本,否则分枝就不会发生,或者分枝会朝着满足每个子节点都包含min_samples_leaf个样本的方向去发生。一般搭配max_depth使用,在回归树中有神奇的效果,可以让模型变得更加平滑。这个参数的数量设置得太小会引起过拟合,设置得太大就会阻止模型学习数据。一般来说,建议从=5开始使用。如果叶节点中含有的样本量变化很大,建议输入浮点数作为样本量的百分比来使用。对于类别不多的分类问题,=1通常就是最佳选择。
5.4.3 min_samples_split
min_samples_split限定,一个节点必须要包含至少min_samples_split个训练样本,这个节点才允许被分枝,否则分枝就不会发生。
5.4.4 max_features
max_features限制分枝时考虑的特征个数,超过限制个数的特征都会被舍弃。和max_depth异曲同工,max_features是用来限制高维度数据的过拟合的剪枝参数,但其方法比较暴力,是直接限制可以使用的特征数量而强行使决策树停下的参数,在不知道决策树中的各个特征的重要性的情况下,强行设定这个参数可能会导致模型学习不足。如果希望通过降维的方式防止过拟合,建议使用PCA,ICA或者特征选择模块中的降维算法。
5.4.5 min_impurity_decrease
min_impurity_decrease限制信息增益的大小,信息增益小于设定数值的分枝不会发生。这是在0.19版本种更新的功能,在0.19版本之前时使用min_impurity_split。
5.4.6 确认最优的剪枝参数
我们要使用确定超参数的曲线来进行判断了,继续使用我们已经训练好的决策树模型clf。超参数的学习曲线,是一条以超参数的取值为横坐标,模型的度量指标为纵坐标的曲线,它是用来衡量不同超参数取值下模型的表现的线。在我们建好的决策树里,我们的模型度量指标就是score。
5.5 目标权重参数
5.5.1 class_weight
完成样本标签平衡的参数。样本不平衡是指在一组数据集中,标签的一类天生占有很大的比例。因此我们要使用class_weight参数对样本标签进行一定的均衡,给少量的标签更多的权重,让模型更偏向少数类,向捕获少数类的方向建模。该参数默认None,此模式表示自动给与数据集中的所有标签相同的权重。
5.5.2 min_weight_fraction_leaf
有了权重之后,样本量就不再是单纯地记录数目,而是受输入的权重影响了,因此这时候剪枝,就需要搭配min_ weight_fraction_leaf这个基于权重的剪枝参数来使用。如果样本是加权的,则使用基于权重的预修剪标准来更容易优化树结构,这确保叶节点至少包含样本权重的总和的一小部分。
5.6 红酒数据实例

1)加载红酒数据集

2)查看标签数据

3)查看标签名称

4)划分训练集和测试集,random_state可以使拆分出的训练集、测试集是相同的

5)建立决策树,训练模型

6)导出决策树结构

7)查看每个特征的重要性

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