京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
简单易学的机器学习算法—分类回归树CART
分类回归树(Classification and Regression Tree,CART)是一种典型的决策树算法,CART算法不仅可以应用于分类问题,而且可以用于回归问题。
一、树回归的概念
对于一般的线性回归,其拟合的模型是基于全部的数据集。这种全局的数据建模对于一些复杂的数据来说,其建模的难度也会很大。其后,我们有了局部加权线性回归,其只利用数据点周围的局部数据进行建模,这样就简化了建模的难度,提高了模型的准确性。树回归也是一种局部建模的方法,其通过构建决策点将数据切分,在切分后的局部数据集上做回归操作。
在博文“简单易学的机器学习算法——决策树之ID3算法”中介绍了ID3算法的思想,ID3算法主要是用来处理离散性的问题,然而对于连续型的问题,ID3算法就无能无力了。其次ID3算法的分支也属于多分支,即通过一个特征可以分出很多的子数据集。分类回归树(Classification and Regression Tree, CART)是一种树构建算法,这种算法既可以处理离散型的问题,也可以处理连续型的问题。在处理连续型问题时,主要通过使用二元切分来处理连续型变量,即特征值大于某个给定的值就走左子树,或者就走右子树。
二、回归树的分类
在构建回归树时,主要有两种不同的树:
回归树(Regression Tree),其每个叶节点是单个值
模型树(Model Tree),其每个叶节点是一个线性方程
三、基于CART算法的回归树
在进行树的左右子树划分时,有一个很重要的量,即给定的值,特征值大于这个给定的值的属于一个子树,小于这个给定的值的属于另一个子树。这个给定的值的选取的原则是使得划分后的子树中的“混乱程度”降低。如何定义这个混乱程度是设计CART算法的一个关键的地方。在ID3算法中我们使用的信息熵和信息增益的概念。信息熵就代表了数据集的紊乱程度。对于连续型的问题,我们可以使用方差的概念来表达混乱程度,方差越大,越紊乱。所以我们要找到使得切分之后的方差最小的划分方式。数据分析师培训
四、实验仿真
对于数据集1,数据集2,我们分别使用CART算法构建回归树

(数据集1)

(数据集2)
从图上我们可以看出可以将数据集划分成两个子树,即左右子树,并分别在左右子树上做线性回归。同样的道理,下图可以划分为5个子树。
结果为:

(数据集1的结果)

(数据集2的结果)
MATLAB代码:
主程序
[plain] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
%% CART
clear all
clc
% 导入数据集
%dataSet = load('ex00.txt');
dataSet = load('ex0.txt');
% 画图1
% plot(dataSet(:,1),dataSet(:,2),'.');
% axis([-0.2,1.2,-1.0,2.0]);
% 画图2
% plot(dataSet(:,2),dataSet(:,3),'.');
% axis([-0.2,1.2,-1.0,5.0]);
createTree(dataSet,1,4);
构建子树
[plain] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
function [ retTree ] = createTree( dataSet,tolS,tolN )
[feat,val] = chooseBestSplit(dataSet, tolS, tolN);
disp(['feat:', num2str(feat)]);
disp(['value:', num2str(val)]);
if feat == 0
return;
end
[lSet,rSet] = binSplitDataSet(dataSet, feat, val);
disp('left:');
createTree( lSet,tolS,tolN );
disp('right:');
createTree( rSet,tolS,tolN );
end
最佳划分
[plain] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
function [ Index, Value ] = chooseBestSplit( dataSet, tolS, tolN )
% 参数中tolS是容许的误差下降值,tolN是切分的最小样本数
m = size(dataSet);%数据集的大小
if length(unique(dataSet(:,m(:,2)))) == 1%仅剩下一种时
Index = 0;
Value = regLeaf(dataSet(:,m(:,2)));
return;
end
S = regErr(dataSet);%误差
bestS = inf;%初始化,无穷大
bestIndex = 0;
bestValue = 0;
%找到最佳的位置和最优的值
for j = 1:(m(:,2)-1)%得到列
b = unique(dataSet(:,j));%得到特征所在的列
lenCharacter = length(b);
for i = 1:lenCharacter
temp = b(i,:);
[mat0,mat1] = binSplitDataSet(dataSet, j ,temp);
m0 = size(mat0);
m1 = size(mat1);
if m0(:,1) < tolN || m1(:,1) < tolN
continue;
end
newS = regErr(mat0) + regErr(mat1);
if newS < bestS
bestS = newS;
bestIndex = j;
bestValue = temp;
end
end
end
if (S-bestS) < tolS
Index = 0;
Value = regLeaf(dataSet(:,m(:,2)));
return;
end
%划分
[mat0, mat1] = binSplitDataSet(dataSet, bestIndex ,bestValue);
m0 = size(mat0);
m1 = size(mat1);
if m0(:,1) < tolN || m1(:,1) < tolN
Index = 0;
Value = regLeaf(dataSet(:,m(:,2)));
return;
end
Index = bestIndex;
Value = bestValue;
end
划分
[plain] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
%% 将数据集划分为两个部分
function [ dataSet_1, dataSet_2 ] = binSplitDataSet( dataSet, feature, value )
[m,n] = size(dataSet);%计算数据集的大小
DataTemp = dataSet(:,feature)';%变成行
%计算行中标签列的元素大于value的行
index_1 = [];%空的矩阵
index_2 = [];
for i = 1:m
if DataTemp(1,i) > value
index_1 = [index_1,i];
else
index_2 = [index_2,i];
end
end
[m_1,n_1] = size(index_1);%这里要取列数
[m_2,n_2] = size(index_2);
if n_1>0 && n_2>0
for j = 1:n_1
dataSet_1(j,:) = dataSet(index_1(1,j),:);
end
for j = 1:n_2
dataSet_2(j,:) = dataSet(index_2(1,j),:);
end
elseif n_1 == 0
dataSet_1 = [];
dataSet_2 = dataSet;
elseif n_2 == 0
dataSet_2 = [];
dataSet_1 = dataSet;
end
end
%% 将数据集划分为两个部分
function [ dataSet_1, dataSet_2 ] = binSplitDataSet( dataSet, feature, value )
[m,n] = size(dataSet);%计算数据集的大小
DataTemp = dataSet(:,feature)';%变成行
%计算行中标签列的元素大于value的行
index_1 = [];%空的矩阵
index_2 = [];
for i = 1:m
if DataTemp(1,i) > value
index_1 = [index_1,i];
else
index_2 = [index_2,i];
end
end
[m_1,n_1] = size(index_1);%这里要取列数
[m_2,n_2] = size(index_2);
if n_1>0 && n_2>0
for j = 1:n_1
dataSet_1(j,:) = dataSet(index_1(1,j),:);
end
for j = 1:n_2
dataSet_2(j,:) = dataSet(index_2(1,j),:);
end
elseif n_1 == 0
dataSet_1 = [];
dataSet_2 = dataSet;
elseif n_2 == 0
dataSet_2 = [];
dataSet_1 = dataSet;
end
end
偏差
[plain] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
function [ error ] = regErr( dataSet )
m = size(dataSet);%求得dataSet的大小
dataVar = var(dataSet(:,m(:,2)));
error = dataVar * (m(:,1)-1);
end
叶节点
[plain] view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
function [ leaf ] = regLeaf( dataSet )
m = size(dataSet);
leaf = mean(dataSet(:,m(:,2)));
end
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
初中毕业想考证,先确认“我能不能报”,再比较证书价值。学历门槛不够的证书,宣传再多也与你无关;能报但对应不上岗位的证书, ...
2026-11-02市场岗确有一批报考不设专业限制的证书,但“不限专业”只解决能不能报,真正决定值不值的是三件事:对应市场岗哪条子路径、招聘 ...
2026-11-02“大学生必考证书有哪些”这个问题,本身就藏着一个需要先拆掉的假设:似乎存在一份人人适用的必考清单。实际上,除了少数与毕业 ...
2026-11-02“最好考的一级证书”这个问题,最容易踩的坑不是选错证书,而是没先弄清“一级”在目标证书体系里到底指什么。有的体系里,一级 ...
2026-11-02“职业证书哪个含金量高”这个问题,很难用一张榜单回答。原因不复杂:证书的“含金量”取决于你拿它做什么。想进入必须持证的行 ...
2026-11-02“证件含金量排名”是搜索量很高的词,但直接给你一份“十大证书排行榜”的文章,基本可以跳过。原因很简单:证书的含金量不是单 ...
2026-11-02在校大专生能考的证书,大体分三类:通用能力类(英语等级、计算机等级、普通话水平测试)、职业技能等级类,以及部分不要求工作 ...
2026-11-02在家闲着想考个证书,最容易踩的坑是先去搜“含金量排行榜”,然后被一堆培训广告牵着走。更稳妥的顺序是反过来的:先看自己属于 ...
2026-11-02“注册类证书”不是一个可以随手列全的清单,它更像一个制度口径:通常指国家职业资格目录中设有注册管理、与执业准入挂钩的资格 ...
2026-11-02“现在考什么证有用”很难有统一答案。同一张证书,对想进会计事务所的人有用,对想做新媒体运营的人可能帮助有限;对需要评职称 ...
2026-11-02“适合女生考的证书有哪些含金量高”,这个问题里藏着两个容易走偏的前提。一是把“女生”当成职业属性,仿佛有一份统一的女性证 ...
2026-11-02先说结论:工商管理专业女生不必追“女生必考”榜单。证书有没有用,取决于它能不能对上你准备投的岗位。比较稳妥的做法,是先在 ...
2026-11-02“什么证好考又实用”这个问题,最怕两种回答:一种是列一堆“通过率高”的证书,却不告诉你考完能干什么;另一种是反过来只谈含 ...
2026-11-02“女士可以考哪些证书”并没有一份统一答案。真正决定你能考什么的,不是性别,而是三件事:你现在的身份(在校、在职还是准备转 ...
2026-11-02大专学历想考运营岗位证书,先给结论:能报的证书不少,但值得考的集中在三类——平台官方运营/投放认证、职业技能等级评价、数 ...
2026-11-02大学生判断一张证书是否重要,不用先看宣传热度,而要看四件事:它是否匹配你的目标岗位,校招时是否真用得上,在校期间是否具备 ...
2026-11-02先把结论说清楚:在校期间以2—4张核心证书为宜,其中1—2张通用底证、1—2张与目标岗位对应的方向证;高壁垒资格证只在符合报考 ...
2026-11-02大学生问证书推荐,最容易掉进的坑是“别人考什么我也考什么”。证书本身没有统一的含金量排序,同一张证,对目标岗位是硬门槛, ...
2026-11-02经管毕业生没有一张“通吃”的证书。比较有用的选择,是先按财会、金融、市场、人力、综合管理几个方向锁定目标岗位,再把证书分 ...
2026-11-02“程序员考什么证书含金量高”,没有放之四海皆准的答案。同样是“高含金量”,对后端开发、云原生工程师、数据开发和安全工程师 ...
2026-11-02