京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
今天,我们继续开启分类算法之旅,它是一种高效简介的分类算法,后面有一个集成算法正是基于它之上,它是一个可视化效果很好的算法,这个算法就是决策树。
1 一个例子
有一堆水果,其中有香蕉,苹果,杏这三类,现在要对它们分类,可以选择的特征有两个:形状和大小,其中形状的取值有个:圆形和不规则形,大小的取值有:相对大和相对小。现在要对其做分类,我们可以这样做:
首先根据特征:形状,如果不是圆形,那么一定是香蕉,这个就是叶子节点;
如果是圆形,
再进一步根据大小这个特征判断,如果是相对大的,则是苹果,如果否,则是杏子,至此我们又得到两个叶子节点,并且到此分类位置,都得到了正确划分三种水果的方法。
大家可以体会刚才这个过程,这就是一个决策分类,构建树的一个过程,说成是树,显得有点高大上,再仔细想想就是一些列 if 和 else 的嵌套,说是树只不过是逻辑上的一种神似罢了。
刚才举的这个例子,有两个特征:形状和大小,并且选择了第一个特征:形状作为第一个分裂点,大小作为第二个分裂点,那么不能选择第二个特征作为第一分裂点吗? 这样选择有没有公式依据呢?
2 分裂点选择依据
在上个例子中,有三类水果,现在假设杏都被我们家的宝宝吃完了,现在手里只有香蕉和苹果这两类水果了,并且这个时候要对它们做分类,此时机灵的你,一定会根据特征:形状对它们分类了,因为这样一下就会把它们分开了,此时我们说这类集合的纯度更高,与之前的那三类水果在形状这个特征上。
纯度这个概念是很好的理解的,种类越少纯度越高,自然两类纯度更高。 此时有人提出了一个和它相反的但是不那么容易理解的概念:熵。它们是敌对双方:熵越大,纯度越低;熵越小,纯度越高。
这是一种概念,那么如何用公式量化熵呢:
其中 i 等于苹果,香蕉,杏,P(i)是集合中取得某一个水果的概率。
试想一下,如果我们想更好地对某个集合完成分类,会怎么做呢?我们一定会优先选择一个特征,使得以这个特征做分类时,它们能最大程度的降低熵,提高分类的纯度,极限的情况是集合中100个元素(集合中只有两类水果),根据某个最优特征,直接将分为两类,一类都是苹果,一类都是杏,这样熵直接等于0。
这个特点就是所谓的信息增益,熵降低的越多,信息增益的就越多。很多时候都不会发生上述说的这个极限情况,就像文章一开始举的例子,根据形状划分后,熵变小了,但是未等于0,比如刚开始三类水果的熵等于0.69,现在根据形状分裂后,熵等于了0.4,所以信息增益为0.69 – 0.4 = 0.29 。如果根据大小划分,信息增益为0.1,那么我们回考虑第一个分裂特征:形状。
这种方法有问题吗?
3 信息增益越大,分类效果越好?
这是只根据信息增益选择分裂特征点的bug,请看下面举例。
如果某个特征是水果的唯一标示属性:编号,那么此时如果选择这个特征,共得到100个叶子节点(假设这堆水果一共有100个),每个叶子节点只含有1个样本,并且此时的信息增益最大为 0.69 – 0 = 0.69 。
但是,这是好的分类吗? 每一个样本作为单独的叶子节点,当来了101号水果,都不知道划分到哪一个叶子节点,也就不知道它属于哪一类了!
因此,这个问题感觉需要除以某个变量,来消除这种情况的存在。
它就是信息增益率,它不光考虑选择了某个分裂点后能获得的信息增益,同时还要除以分裂出来的这些节点的熵值,什么意思呢? 刚才不是分裂出来100个节点吗,那么这些节点自身熵一共等于多少呢:
再除以上面这个数后,往往信息增益率就不会那么大了。这就是传说中的从ID3 到 C4.5 的改进。
4 与熵的概念类似的基尼系数
只需要知道基尼系数和熵差不多的概念就行了,只不过量化的公式不同而已,这就说明理解了,至于公式长什么样子,用的时候去查就行了。
让我们看一下远边的大海,和海边优美的风景,放松一下吧!
5 展望
以上介绍了决策树的一些概念和分裂点选取的基本方法。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据处理的全流程中,数据呈现与数据分析是两个紧密关联却截然不同的核心环节。无论是科研数据整理、企业业务复盘,还是日常数 ...
2026-03-06在数据分析、数据预处理场景中,dat文件是一种常见的二进制或文本格式数据文件,广泛应用于科研数据、工程数据、传感器数据等领 ...
2026-03-06在数据驱动决策的时代,CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的核心价值,早已超越单纯的数据清洗与统计分析,而是通过数据 ...
2026-03-06在教学管理、培训数据统计、课程体系搭建等场景中,经常需要对课时数据进行排序并实现累加计算——比如,按课程章节排序,累加各 ...
2026-03-05在数据分析场景中,环比是衡量数据短期波动的核心指标——它通过对比“当前周期与上一个相邻周期”的数据,直观反映指标的月度、 ...
2026-03-05数据治理是数字化时代企业实现数据价值最大化的核心前提,而CDA(Certified Data Analyst)数据分析师作为数据全生命周期的核心 ...
2026-03-05在实验检测、质量控制、科研验证等场景中,“方法验证”是确保检测/分析结果可靠、可复用的核心环节——无论是新开发的检测方法 ...
2026-03-04在数据分析、科研实验、办公统计等场景中,我们常常需要对比两组数据的整体差异——比如两种营销策略的销售额差异、两种实验方案 ...
2026-03-04在数字化转型进入深水区的今天,企业对数据的依赖程度日益加深,而数据治理体系则是企业实现数据规范化、高质量化、价值化的核心 ...
2026-03-04在深度学习,尤其是卷积神经网络(CNN)的实操中,转置卷积(Transposed Convolution)是一个高频应用的操作——它核心用于实现 ...
2026-03-03在日常办公、数据分析、金融理财、科研统计等场景中,我们经常需要计算“平均值”来概括一组数据的整体水平——比如计算月度平均 ...
2026-03-03在数字化转型的浪潮中,数据已成为企业最核心的战略资产,而数据治理则是激活这份资产价值的前提——没有规范、高质量的数据治理 ...
2026-03-03在Excel办公中,数据透视表是汇总、分析繁杂数据的核心工具,我们常常通过它快速得到销售额汇总、人员统计、业绩分析等关键结果 ...
2026-03-02在日常办公和数据分析中,我们常常需要探究两个或多个数据之间的关联关系——比如销售额与广告投入是否正相关、员工出勤率与绩效 ...
2026-03-02在数字化运营中,时间序列数据是CDA(Certified Data Analyst)数据分析师最常接触的数据类型之一——每日的营收、每小时的用户 ...
2026-03-02在日常办公中,数据透视表是Excel、WPS等表格工具中最常用的数据分析利器——它能快速汇总繁杂数据、挖掘数据关联、生成直观报表 ...
2026-02-28有限元法(Finite Element Method, FEM)作为工程数值模拟的核心工具,已广泛应用于机械制造、航空航天、土木工程、生物医学等多 ...
2026-02-28在数字化时代,“以用户为中心”已成为企业运营的核心逻辑,而用户画像则是企业读懂用户、精准服务用户的关键载体。CDA(Certifi ...
2026-02-28在Python面向对象编程(OOP)中,类方法是构建模块化、可复用代码的核心载体,也是实现封装、继承、多态特性的关键工具。无论是 ...
2026-02-27在MySQL数据库优化中,索引是提升查询效率的核心手段—— 面对千万级、亿级数据量,合理创建索引能将查询时间从秒级压缩到毫秒级 ...
2026-02-27