
1.用party包构建决策树
以iris数据集为例。
用ctree()建立决策树,用predict()对新数据进行预测。
训练集与测试集划分:
[ruby] view plain copy
> str(iris)
'data.frame': 150 obs. of 5 variables:
$ Sepal.Length: num 5.1 4.9 4.7 4.6 5 5.4 4.6 5 4.4 4.9 ...
$ Sepal.Width : num 3.5 3 3.2 3.1 3.6 3.9 3.4 3.4 2.9 3.1 ...
$ Petal.Length: num 1.4 1.4 1.3 1.5 1.4 1.7 1.4 1.5 1.4 1.5 ...
$ Petal.Width : num 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.4 0.3 0.2 0.2 0.1 ...
$ Species : Factor w/ 3 levels "setosa","versicolor",..: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ...
> set.seed(1234)
> ind <- sample(2, nrow(iris), replace=TRUE, prob=c(0.7, 0.3))
> trainData <- iris[ind==1,]
> testData <- iris[ind==2,]
用默认参数来建立决策树:
[ruby] view plain copy
> library(party)
> myFormula <- Species ~ Sepal.Length + Sepal.Width + Petal.Length + Petal.Width
> iris_ctree <- ctree(myFormula, data=trainData)
> # check the prediction
> table(predict(iris_ctree), trainData$Species)
setosa versicolor virginica
setosa 40 0 0
versicolor 0 37 3
virginica 0 1 31
输出规则并绘制已构建好的决策树以便查看。
[ruby] view plain copy
> print(iris_ctree)
Conditional inference tree with 4 terminal nodes
Response: Species
Inputs: Sepal.Length, Sepal.Width, Petal.Length, Petal.Width
Number of observations: 112
1) Petal.Length <= 1.9; criterion = 1, statistic = 104.643
2)* weights = 40
1) Petal.Length > 1.9
3) Petal.Width <= 1.7; criterion = 1, statistic = 48.939
4) Petal.Length <= 4.4; criterion = 0.974, statistic = 7.397
5)* weights = 21
4) Petal.Length > 4.4
6)* weights = 19
3) Petal.Width > 1.7
7)* weights = 32
> plot(iris_ctree)
> # 图略
[ruby] view plain copy
> plot(iris_ctree, type="simple")
[ruby] view plain copy
> #图略
用测试集对构建好的决策树进行测试:
[ruby] view plain copy
> # predict on test data
> testPred <- predict(iris_ctree, newdata = testData)
> table(testPred, testData$Species)
testPred setosa versicolor virginica
setosa 10 0 0
versicolor 0 12 2
virginica 0 0 14
几点值得注意的地方:
① ctree()不能很好地处理缺失值,含有缺失值的观测有时被划分到左子树,有时划到右子树,这是由缺失值的替代规则决定的。
② 训练集和测试集需出自同一个数据集,即它们的表结构、含有的变量要一致,无论决策树最终是否用到了全部的变量。
③ 如果训练集和测试集的分类变量的水平值不一致,对测试集的预测会识别。解决此问题的方法是根据测试集中的分类变量的水平值显式地设置训练数据。
2.用rpar包构建决策树
以bodyfat数据集为例。用rpart()构建决策树,允许选择具有最小预测误差的决策树,再使用predict()对新数据进行预测。
首先查看数据:
[ruby] view plain copy
> data("bodyfat", package = "TH.data")
> dim(bodyfat)
[1] 71 10
> attributes(bodyfat)
$names
[1] "age" "DEXfat" "waistcirc" "hipcirc" "elbowbreadth"
[6] "kneebreadth" "anthro3a" "anthro3b" "anthro3c" "anthro4"
$row.names
[1] "47" "48" "49" "50" "51" "52" "53" "54" "55" "56" "57" "58" "59" "60"
[15] "61" "62" "63" "64" "65" "66" "67" "68" "69" "70" "71" "72" "73" "74"
[29] "75" "76" "77" "78" "79" "80" "81" "82" "83" "84" "85" "86" "87" "88"
[43] "89" "90" "91" "92" "93" "94" "95" "96" "97" "98" "99" "100" "101" "102"
[57] "103" "104" "105" "106" "107" "108" "109" "110" "111" "112" "113" "114" "115" "116"
[71] "117"
$class
[1] "data.frame"
> bodyfat[1:5,]
age DEXfat waistcirc hipcirc elbowbreadth kneebreadth anthro3a anthro3b anthro3c
47 57 41.68 100.0 112.0 7.1 9.4 4.42 4.95 4.50
48 65 43.29 99.5 116.5 6.5 8.9 4.63 5.01 4.48
49 59 35.41 96.0 108.5 6.2 8.9 4.12 4.74 4.60
50 58 22.79 72.0 96.5 6.1 9.2 4.03 4.48 3.91
51 60 36.42 89.5 100.5 7.1 10.0 4.24 4.68 4.15
anthro4
47 6.13
48 6.37
49 5.82
50 5.66
51 5.91
训练集与测试集划分,和模型训练:
[ruby] view plain copy
> set.seed(1234)
> ind <- sample(2, nrow(bodyfat), replace=TRUE, prob=c(0.7, 0.3))
> bodyfat.train <- bodyfat[ind==1,]
> bodyfat.test <- bodyfat[ind==2,]
> # train a decision tree
> library(rpart)
> myFormula <- DEXfat ~ age + waistcirc + hipcirc + elbowbreadth + kneebreadth
> bodyfat_rpart <- rpart(myFormula, data = bodyfat.train,
+ control = rpart.control(minsplit = 10))
> attributes(bodyfat_rpart)
$names
[1] "frame" "where" "call"
[4] "terms" "cptable" "method"
[7] "parms" "control" "functions"
[10] "numresp" "splits" "variable.importance"
[13] "y" "ordered"
$xlevels
named list()
$class
[1] "rpart"
> print(bodyfat_rpart$cptable)
CP nsplit rel error xerror xstd
1 0.67272638 0 1.00000000 1.0194546 0.18724382
2 0.09390665 1 0.32727362 0.4415438 0.10853044
3 0.06037503 2 0.23336696 0.4271241 0.09362895
4 0.03420446 3 0.17299193 0.3842206 0.09030539
5 0.01708278 4 0.13878747 0.3038187 0.07295556
6 0.01695763 5 0.12170469 0.2739808 0.06599642
7 0.01007079 6 0.10474706 0.2693702 0.06613618
8 0.01000000 7 0.09467627 0.2695358 0.06620732
> print(bodyfat_rpart)
n= 56
node), split, n, deviance, yval
* denotes terminal node
1) root 56 7265.0290000 30.94589
2) waistcirc< 88.4 31 960.5381000 22.55645
4) hipcirc< 96.25 14 222.2648000 18.41143
8) age< 60.5 9 66.8809600 16.19222 *
9) age>=60.5 5 31.2769200 22.40600 *
5) hipcirc>=96.25 17 299.6470000 25.97000
10) waistcirc< 77.75 6 30.7345500 22.32500 *
11) waistcirc>=77.75 11 145.7148000 27.95818
22) hipcirc< 99.5 3 0.2568667 23.74667 *
23) hipcirc>=99.5 8 72.2933500 29.53750 *
3) waistcirc>=88.4 25 1417.1140000 41.34880
6) waistcirc< 104.75 18 330.5792000 38.09111
12) hipcirc< 109.9 9 68.9996200 34.37556 *
13) hipcirc>=109.9 9 13.0832000 41.80667 *
7) waistcirc>=104.75 7 404.3004000 49.72571 *
绘制决策树图形:
[ruby] view plain copy
> plot(bodyfat_rpart)
> text(bodyfat_rpart, use.n=T)
> #图略
选择具有最小预测误差的决策树:
[ruby] view plain copy
> opt <- which.min(bodyfat_rpart$cptable[,"xerror"])
> cp <- bodyfat_rpart$cptable[opt, "CP"]
> bodyfat_prune <- prune(bodyfat_rpart, cp = cp)
> print(bodyfat_prune)
n= 56
node), split, n, deviance, yval
* denotes terminal node
1) root 56 7265.02900 30.94589
2) waistcirc< 88.4 31 960.53810 22.55645
4) hipcirc< 96.25 14 222.26480 18.41143
8) age< 60.5 9 66.88096 16.19222 *
9) age>=60.5 5 31.27692 22.40600 *
5) hipcirc>=96.25 17 299.64700 25.97000
10) waistcirc< 77.75 6 30.73455 22.32500 *
11) waistcirc>=77.75 11 145.71480 27.95818 *
3) waistcirc>=88.4 25 1417.11400 41.34880
6) waistcirc< 104.75 18 330.57920 38.09111
12) hipcirc< 109.9 9 68.99962 34.37556 *
13) hipcirc>=109.9 9 13.08320 41.80667 *
7) waistcirc>=104.75 7 404.30040 49.72571 *
> plot(bodyfat_prune)
> text(bodyfat_prune, use.n=T)
> #图略
用决策树模型进行预测,并与实际值进行对比。图中abline()绘制了一条对角线。一个好的预测模型,绝大多数的点应该落在对角线上或者越接近对角线越好。
[ruby] view plain copy
> DEXfat_pred <- predict(bodyfat_prune, newdata=bodyfat.test)
> xlim <- range(bodyfat$DEXfat)
> plot(DEXfat_pred ~ DEXfat, data=bodyfat.test, xlab="Observed",
+ ylab="Predicted", ylim=xlim, xlim=xlim)
> abline(a=0, b=1)
[ruby] view plain copy
> #图略
3.随机森林
以iris数据集为例。
使用randomForest()存在两个限制:第一个是该函数不能处理带有缺失值的数据,要事先对缺失值进行处理;第二是分类属性的水平划分数量最大值为32,大于32的分类属性需要事先转换。
另一种是使用party包中的cforest(),该函数没有限定分类属性的水平划分数。
训练集和测试集划分:
[ruby] view plain copy
> ind <- sample(2, nrow(iris), replace=TRUE, prob=c(0.7, 0.3))
> trainData <- iris[ind==1,]
> testData <- iris[ind==2,]
训练随机森林模型:
[ruby] view plain copy
> library(randomForest)
> rf <- randomForest(Species ~ ., data=trainData, ntree=100, proximity=TRUE)
> table(predict(rf), trainData$Species)
setosa versicolor virginica
setosa 36 0 0
versicolor 0 31 1
virginica 0 1 35
> print(rf)
Call:
randomForest(formula = Species ~ ., data = trainData, ntree = 100, proximity = TRUE)
Type of random forest: classification
Number of trees: 100
No. of variables tried at each split: 2
OOB estimate of error rate: 1.92%
Confusion matrix:
setosa versicolor virginica class.error
setosa 36 0 0 0.00000000
versicolor 0 31 1 0.03125000
virginica 0 1 35 0.02777778
> attributes(rf)
$names
[1] "call" "type" "predicted" "err.rate"
[5] "confusion" "votes" "oob.times" "classes"
[9] "importance" "importanceSD" "localImportance" "proximity"
[13] "ntree" "mtry" "forest" "y"
[17] "test" "inbag" "terms"
$class
[1] "randomForest.formula" "randomForest"
根据生成的随机森林中不同的树来绘制误差率:
[ruby] view plain copy
> plot(rf)
> #图略
查看变量重要性:
[ruby] view plain copy
> importance(rf)
MeanDecreaseGini
Sepal.Length 6.485090
Sepal.Width 1.380624
Petal.Length 32.498074
Petal.Width 28.250058
> varImpPlot(rf)
> #图略
最后使用测试集进行测试,用table()和margin()查看结果。图中数据点的边距为正确分类的比例减去被归到其他类别的最大比例。一般来说,边距为正数说明该数据点划分正确。
[ruby] view plain copy
> irisPred <- predict(rf, newdata=testData)
> table(irisPred, testData$Species)
irisPred setosa versicolor virginica
setosa 14 0 0
versicolor 0 17 3
virginica 0 1 11
> plot(margin(rf, testData$Species))
[ruby] view plain copy
> #图略
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
CDA 数据分析师:就业前景广阔的新兴职业 在当今数字化时代,数据已成为企业和组织决策的重要依据。数据分析师作为负责收集 ...
2025-06-30探秘卷积层:为何一个卷积层需要两个卷积核 在深度学习的世界里,卷积神经网络(CNN)凭借其强大的特征提取能力 ...
2025-06-30探索 CDA 数据分析师在线课程:开启数据洞察之旅 在数字化浪潮席卷全球的当下,数据已成为企业决策、创新与发展的核心驱 ...
2025-06-303D VLA新范式!CVPR冠军方案BridgeVLA,真机性能提升32% 编辑:LRST 【新智元导读】中科院自动化所提出BridgeVLA模型,通过将 ...
2025-06-30LSTM 为何会产生误差?深入剖析其背后的原因 在深度学习领域,LSTM(Long Short-Term Memory)网络凭借其独特的记忆单元设 ...
2025-06-27LLM进入拖拽时代!只靠Prompt几秒定制大模型,效率飙升12000倍 【新智元导读】最近,来自NUS、UT Austin等机构的研究人员创新 ...
2025-06-27探秘 z-score:数据分析中的标准化利器 在数据的海洋中,面对形态各异、尺度不同的数据,如何找到一个通用的标准来衡量数据 ...
2025-06-26Excel 中为不同柱形设置独立背景(按数据分区)的方法详解 在数据分析与可视化呈现过程中,Excel 柱形图是展示数据的常用工 ...
2025-06-26CDA 数据分析师会被 AI 取代吗? 在当今数字化时代,数据的重要性日益凸显,数据分析师成为了众多企业不可或缺的角色 ...
2025-06-26CDA 数据分析师证书考取全攻略 在数字化浪潮汹涌的当下,数据已成为企业乃至整个社会发展的核心驱动力。数据分析师作 ...
2025-06-25人工智能在数据分析的应用场景 在数字化浪潮席卷全球的当下,数据以前所未有的速度增长,传统的数据分析方法逐渐难以满足海 ...
2025-06-25评估模型预测为正时的准确性 在机器学习与数据科学领域,模型预测的准确性是衡量其性能优劣的核心指标。尤其是当模型预测结 ...
2025-06-25CDA认证:数据时代的职业通行证 当海通证券的交易大厅里闪烁的屏幕实时跳动着市场数据,当苏州银行的数字金融部连夜部署新的风控 ...
2025-06-24金融行业的大数据变革:五大应用案例深度解析 在数字化浪潮中,金融行业正经历着深刻的变革,大数据技术的广泛应用 ...
2025-06-24Power Query 中实现移动加权平均的详细指南 在数据分析和处理中,移动加权平均是一种非常有用的计算方法,它能够根据不同数据 ...
2025-06-24数据驱动营销革命:解析数据分析在网络营销中的核心作用 在数字经济蓬勃发展的当下,网络营销已成为企业触达消费者 ...
2025-06-23随机森林模型与 OPLS-DA 的优缺点深度剖析 在数据分析与机器学习领域,随机森林模型与 OPLS-DA(正交偏最小二乘法判 ...
2025-06-23CDA 一级:开启数据分析师职业大门的钥匙 在数字化浪潮席卷全球的今天,数据已成为企业发展和决策的核心驱动力,数据分析师 ...
2025-06-23透视表内计算两个字段乘积的实用指南 在数据处理与分析的过程中,透视表凭借其强大的数据汇总和整理能力,成为了众多数据工 ...
2025-06-20CDA 一级考试备考时长全解析,助你高效备考 CDA(Certified Data Analyst)一级认证考试,作为数据分析师领域的重要资格认证, ...
2025-06-20