Python中决策树的剪枝方法及其实现
- 剪枝方法
决策树的剪枝方法主要有预剪枝和后剪枝两种方式。
预剪枝:在决策树构建的过程中,当节点满足一定的条件时就停止分裂,将其标记为叶子节点。预剪枝的缺点是不能完全发挥决策树的分类能力,如果止损过早,就会出现欠拟合的情况。
后剪枝:在决策树构建完成后,对树进行修剪,将一些叶子节点剪去,将其转化为非叶子节点。后剪枝的优点是可以充分利用决策树的分类能力,但是缺点是剪枝的效果受到数据集的影响。 - 实现代码
以下是Python中基于后剪枝的决策树剪枝方法的实现:
# 定义后剪枝函数 def post_pruning(decision_tree, X_train, y_train, X_val, y_val): if decision_tree is None: return None if isinstance(decision_tree, Leaf): return decision_tree left_subtree = decision_tree.left right_subtree = decision_tree.right # 递归查找左右子树 left_subtree = post_pruning(left_subtree, X_train, y_train, X_val, y_val) right_subtree = post_pruning(right_subtree, X_train, y_train, X_val, y_val) # 如果左右子树都是叶子节点,进行剪枝操作 if isinstance(left_subtree, Leaf) and isinstance(right_subtree, Leaf): clf = DecisionTreeClassifier() clf.fit(X_train, y_train) acc_before_pruning = accuracy_score(y_val, clf.predict(X_val)) merged_subtree = Leaf(left_subtree.most_common_class()) acc_after_pruning = accuracy_score(y_val, predict(most_common_class(X_val, merged_subtree))) if acc_after_pruning > acc_before_pruning: return merged_subtree return decision_tree
上述代码就是一个基于后剪枝的决策树剪枝方法的实现。在剪枝过程中,首先递归查找左右子树,然后判断左右子树是否都是叶子节点,如果是则进行剪枝操作。剪枝操作包括定义新的分类器,拟合训练数据,计算剪枝前和剪枝后的准确率,如果剪枝后的准确率高于剪枝前的准确率,则进行剪枝操作。
在实际运用中,我们可以使用sklearn中的DecisionTreeClassifier()方法来构建决策树,并使用accuracy_score()方法计算准确率。
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