对于分类树(目标变量为离散变量):使用基尼系数作为分裂规则。比较分裂前的gini和分裂后的gini减少多少,减少的越多,则选取该分裂规则,这里的求解方法只能是离散穷举。关于基尼系数,可以参考周志华的西瓜书决策树那章,讲得比较简洁,也比较易懂。“直观来说,(数据集D的基尼系数)Gini(D)反映了从数据集D中随机抽取两个样本,其类别标记不一致的概率,因此Gini(D)越小,则数据集D的纯度越高。”
具体这个的计算,我觉得有例子才好理解,下面这个红绿球的例子很好的说明了,如何根据损失函数最小(也就是基尼系数最小)来选取分裂规则。最后GIINs2更小,因此选择它作为分类规则。
对于回归树(目标变量为连续变量):使用最小方差作为分裂规则。只能生成二叉树。
CART与逻辑回归的比较:
主要优缺点如下图。缺点补充几点,不是很稳点,数据变化一点,你的树就会发生变化;没有考虑变量之间相关性,每次筛选都只考虑一个变量(因此不需要归一化);只能线性分割数据;贪婪算法(可能找不到最好的树)。优点也补充三点,同时可以处理分类变量和数值变量(但是可能决策树对连续变量的划分并不合理,所以可以提前先离散化);可以处理多输出问题;另外决策树不需要做变量筛选,它会自动筛选;适合处理高维度数据。
ID3算法:使用信息增益作为分裂的规则,信息增益越大,则选取该分裂规则。多分叉树。信息增益可以理解为,有了x以后对于标签p的不确定性的减少,减少的越多越好,即信息增益越大越好。
C4.5算法:使用信息增益率作为分裂规则(需要用信息增益除以,该属性本身的熵),此方法避免了ID3算法中的归纳偏置问题,因为ID3算法会偏向于选择类别较多的属性(形成分支较多会导致信息增益大)。多分叉树。连续属性的分裂只能二分裂,离散属性的分裂可以多分裂,比较分裂前后信息增益率,选取信息增益率最大的。
三种方法对比:
ID3的缺点,倾向于选择水平数量较多的变量,可能导致训练得到一个庞大且深度浅的树;另外输入变量必须是分类变量(连续变量必须离散化);最后无法处理空值。
C4.5选择了信息增益率替代信息增益。
CART以基尼系数替代熵;最小化不纯度而不是最大化信息增益。
剪树:
(2) 如何停止分裂
下面这六种情况都会停止分裂。其中第一种其实属于树的完全长成,但这会出现过拟合问题,所有之前很流行一种抑制这种情况的方法,叫树的剪枝。树的剪枝分为预剪枝和后剪枝,预剪枝,及早的停止树增长控制树的规模,方法可以参考如下6点停止分类的条件。后剪枝在已生成过拟合决策树上进行剪枝,删除没有意义的组,可以得到简化版的剪枝决策树,包括REP(设定一定的误分类率,减掉对误分类率上升不超过阈值的多余树)、PEP,还有一种CCP,即给分裂准则—基尼系数加上惩罚项,此时树的层数越深,基尼系数的惩罚项会越大。