使用决策树分类

任务描述

本关任务：使用决策树进行分类

相关知识

为了完成本关任务，你需要掌握：1.使用决策树进行分类

使用决策树进行分类

依靠训练数据构造了决策树之后，我们可以将它用于实际数据的分类。在执行数据分类时，需要决策树以及用于构造树的标签向量。然后，程序比较测试数据与决策树上的数值，递归执行该过程直到进人叶子节点；最后将测试数据定义为叶子节点所属的类型。 使用决策树的分类函数如下：

1. """
2. Parameters:
3. inputTree - 已经生成的决策树
4. featLabels - 存储选择的最优特征标签
5. testVec - 测试数据列表，顺序对应最优特征标签
6. Returns:
7. classLabel - 分类结果
8. """
9. # 函数说明:使用决策树分类
10. def classify(inputTree, featLabels, testVec):
11. firstStr = next(iter(inputTree)) #获取决策树结点
12. secondDict = inputTree[firstStr] #下一个字典
13. featIndex = featLabels.index(firstStr)
14. for key in secondDict.keys():
15. if testVec[featIndex] == key:
16. if type(secondDict[key]).__name__ == 'dict':
17. classLabel = classify(secondDict[key], featLabels, testVec)
18. else: classLabel = secondDict[key]
19. return classLabel

编程要求

根据提示，在右侧编辑器补充代码，运用决策树分类

测试说明

平台会对你编写的代码进行测试：

---

开始你的任务吧，祝你成功！

完整代码如下：

# -*- coding: UTF-8 -*-
from math import log
import operator"""
Parameters:dataSet - 数据集
Returns:shannonEnt - 经验熵(香农熵)
"""
# 函数说明:计算给定数据集的经验熵(香农熵)
def calcShannonEnt(dataSet):numEntires = len(dataSet)                       #返回数据集的行数labelCounts = {}                               #保存每个标签(Label)出现次数的字典for featVec in dataSet:                        #对每组特征向量进行统计currentLabel = featVec[-1]                 #提取标签(Label)信息if currentLabel not in labelCounts.keys(): #如果标签(Label)没有放入统计次数的字典,添加进去labelCounts[currentLabel] = 0labelCounts[currentLabel] += 1             #Label计数shannonEnt = 0.0                               #经验熵(香农熵)for key in labelCounts:                        #计算香农熵prob = float(labelCounts[key]) / numEntires#选择该标签(Label)的概率shannonEnt -= prob * log(prob, 2)          #利用公式计算return shannonEnt                              #返回经验熵(香农熵)"""
Parameters:无
Returns:dataSet - 数据集labels - 特征标签
"""
# 函数说明:创建测试数据集
def createDataSet():dataSet = [[0, 0, 0, 0, 'no'],#数据集[0, 0, 0, 1, 'no'],[0, 1, 0, 1, 'yes'],[0, 1, 1, 0, 'yes'],[0, 0, 0, 0, 'no'],[1, 0, 0, 0, 'no'],[1, 0, 0, 1, 'no'],[1, 1, 1, 1, 'yes'],[1, 0, 1, 2, 'yes'],[1, 0, 1, 2, 'yes'],[2, 0, 1, 2, 'yes'],[2, 0, 1, 1, 'yes'],[2, 1, 0, 1, 'yes'],[2, 1, 0, 2, 'yes'],[2, 0, 0, 0, 'no']]labels = ['年龄', '有工作', '有自己的房子', '信贷情况']#特征标签return dataSet, labels#返回数据集和分类属性"""
Parameters:dataSet - 待划分的数据集axis - 划分数据集的特征value - 需要返回的特征的值
Returns:无
"""
# 函数说明:按照给定特征划分数据集
def splitDataSet(dataSet, axis, value):retDataSet = []                                #创建返回的数据集列表for featVec in dataSet:                        #遍历数据集if featVec[axis] == value:reducedFeatVec = featVec[:axis]        #去掉axis特征reducedFeatVec.extend(featVec[axis+1:])#将符合条件的添加到返回的数据集retDataSet.append(reducedFeatVec)return retDataSet                              #返回划分后的数据集"""
Parameters:dataSet - 数据集
Returns:bestFeature - 信息增益最大的(最优)特征的索引值
"""
# 函数说明:选择最优特征
def chooseBestFeatureToSplit(dataSet):numFeatures = len(dataSet[0]) - 1                      #特征数量baseEntropy = calcShannonEnt(dataSet)                  #计算数据集的香农熵bestInfoGain = 0.0                                     #信息增益bestFeature = -1                                       #最优特征的索引值for i in range(numFeatures):                           #遍历所有特征#获取dataSet的第i个所有特征featList = [example[i] for example in dataSet]uniqueVals = set(featList)                         #创建set集合{},元素不可重复newEntropy = 0.0                                   #经验条件熵for value in uniqueVals:                           #计算信息增益subDataSet = splitDataSet(dataSet, i, value)   #subDataSet划分后的子集prob = len(subDataSet) / float(len(dataSet))   #计算子集的概率newEntropy += prob * calcShannonEnt(subDataSet)#根据公式计算经验条件熵infoGain = baseEntropy - newEntropy                #信息增益# print("第%d个特征的增益为%.3f" % (i, infoGain))   #打印每个特征的信息增益if (infoGain > bestInfoGain):                      #计算信息增益bestInfoGain = infoGain                        #更新信息增益，找到最大的信息增益bestFeature = i                                #记录信息增益最大的特征的索引值return bestFeature                                     #返回信息增益最大的特征的索引值"""
Parameters:classList - 类标签列表
Returns:sortedClassCount[0][0] - 出现此处最多的元素(类标签)
"""
# 函数说明:统计classList中出现此处最多的元素(类标签)
def majorityCnt(classList):classCount = {}for vote in classList:                                        #统计classList中每个元素出现的次数if vote not in classCount.keys():classCount[vote] = 0classCount[vote] += 1sortedClassCount = sorted(classCount.items(), key = operator.itemgetter(1), reverse = True)#根据字典的值降序排序return sortedClassCount[0][0]                                #返回classList中出现次数最多的元素"""
Parameters:dataSet - 训练数据集labels - 分类属性标签featLabels - 存储选择的最优特征标签
Returns:myTree - 决策树
"""
# 函数说明:创建决策树
def createTree(dataSet, labels, featLabels):classList = [example[-1] for example in dataSet]       #取分类标签(是否放贷:yes or no)if classList.count(classList[0]) == len(classList):    #如果类别完全相同则停止继续划分return classList[0]if len(dataSet[0]) == 1:                               #遍历完所有特征时返回出现次数最多的类标签return majorityCnt(classList)bestFeat = chooseBestFeatureToSplit(dataSet)           #选择最优特征bestFeatLabel = labels[bestFeat]                       #最优特征的标签featLabels.append(bestFeatLabel)myTree = {bestFeatLabel:{}}                            #根据最优特征的标签生成树del(labels[bestFeat])                                  #删除已经使用特征标签featValues = [example[bestFeat] for example in dataSet]#得到训练集中所有最优特征的属性值uniqueVals = set(featValues)                           #去掉重复的属性值for value in uniqueVals:                               #遍历特征，创建决策树。myTree[bestFeatLabel][value] = createTree(splitDataSet(dataSet, bestFeat, value), labels, featLabels)return myTree"""
Parameters:inputTree - 已经生成的决策树featLabels - 存储选择的最优特征标签testVec - 测试数据列表，顺序对应最优特征标签
Returns:classLabel - 分类结果
"""
# 函数说明:使用决策树分类
def classify(inputTree, featLabels, testVec):firstStr = next(iter(inputTree))      #获取决策树结点secondDict = inputTree[firstStr]      #下一个字典featIndex = featLabels.index(firstStr)for key in secondDict.keys():if testVec[featIndex] == key:if type(secondDict[key]).__name__ == 'dict':classLabel = classify(secondDict[key], featLabels, testVec)else: classLabel = secondDict[key]return classLabelif __name__ == '__main__':##########请输入你的代码dataSet, labels = createDataSet()                      #得到数据集featLabels = []myTree = createTree(dataSet, labels, featLabels)       #创造树testVec = [0,1]                                        #测试数据result = classify(myTree, featLabels, testVec)         #进行分类#########if result == 'yes':print('放贷')if result == 'no':print('不放贷')