决策树
决策树的工作原理
决策树的工作原理决策树是一种常见的机器学习算法，用于解决分类和回归问题。
它是一种基于树形结构的模型，可以将数据集分割成不同的子集，然后根据特征值进行分类或预测。
在本文中，我们将详细介绍决策树的工作原理及其应用领域。
1. 决策树的基本概念决策树由节点（node）、边（edge）、根节点（root node）、内部节点（internal node）和叶子节点（leaf node）组成。
根节点代表整个数据集，内部节点代表对数据集的一个特征值的测试，叶子节点代表数据的分类或者数值预测。
从根节点到叶子节点的路径表示了数据的分类或预测过程。
2. 决策树的生成过程决策树的生成过程主要包括特征选择、树的生成和树的剪枝。
特征选择：在构建决策树的过程中，我们需要选择最优的特征来进行节点的分裂，一般采用信息增益（ID3算法）、信息增益比（C4.5算法）、基尼指数（CART算法）等指标来选择最优特征。
信息增益是指在已知某特征的条件下，得到的信息量减少的程度，信息增益比是信息增益的比值，基尼指数是指数据集的不纯度，通过选择使得分裂后的数据集的基尼指数最小的特征进行分裂。
树的生成：根据选择的最优特征来进行数据集的分裂，直到满足停止条件（例如节点中样本数小于一个阈值，或者节点中所有数据都属于同一类别），生成完整的决策树。
树的剪枝：为了避免过拟合，需要对生成的决策树进行剪枝处理，主要包括预剪枝（在决策树生成过程中直接进行剪枝）和后剪枝（在决策树生成完成后进行剪枝）。
3. 决策树的应用领域决策树广泛应用于数据挖掘、模式识别、人工智能等领域。
具体应用包括但不限于以下几个方面：分类问题：决策树可以准确地对数据进行分类，例如在医学诊断中，根据病人的各项指标来对病人的疾病进行分类。
回归问题：决策树也可以用于回归问题，例如在房价预测中，根据房屋的各项特征来预测房价。
特征选择：在特征选择方面，决策树可以帮助我们识别对分类或预测有重要影响的特征。
决策树
Power BI 提供了强大的数据可 视化功能，可以轻松地创建和 共享决策树图表。它支持多种 数据源，并具有高度的自定义 性和交互性。
02
Tableau
Tableau 是一款功能强大的数 据可视化工具，也支持决策树 的可视化。它提供了丰富的图 表类型和可视化选项，以及强 大的数据分析和挖掘功能。
佳的过拟合现象。
提高泛化能力
剪枝后的决策树结构更为简洁，有 助于提高模型在新数据上的泛化能 力。
减少计算资源消耗
简化决策树结构可以降低模型训练 和预测的计算复杂度，节省计算资 源。
预剪枝策略及实现
设定决策树生长的最大深度
01
在决策树生长过程中，限制树的最大深度，防止树生长过于庞
大。
设定叶节点最小样本数
代价复杂性剪枝（Cost-Complexity Pr…
引入一个代价复杂性参数，通过最小化代价复杂性函数来实现剪枝，该函数权衡了模型复杂度与 训练误差。
最小描述长度剪枝（Minimum Descripti…
基于信息论原理，通过最小化描述决策树所需的编码长度来实现剪枝。
剪枝效果评估方法
交叉验证
将数据集划分为训练集和验证集，使用训练集生成不同剪枝程度的 决策树，在验证集上评估其性能，选择性能最优的剪枝程度。
• 交互性和动画：一些工具提供了交互性和动画功能，如鼠标悬停提示、节点点击事件、动态展示决策过程等。 这些功能可以帮助用户更好地理解和探索决策树的结构和逻辑。
• 布局和排列：决策树的可视化还需要考虑布局和排列的问题。不同的布局算法可以产生不同的可视化效果，如 垂直布局、水平布局、径向布局等。选择合适的布局算法可以使决策树的可视化更加清晰和易于理解。
决策树的简单介绍
决策树的简单介绍决策树是一种常用于机器学习和数据挖掘领域的模型，它是一种树形结构，用于对一个问题进行决策过程的建模。
决策树通过学习训练数据中的规律，然后对新的数据进行分类或预测。
关键概念：1.节点（Node）：决策树的每个分支点都是一个节点，用于对数据进行判别。
2.根节点（Root Node）：决策树的起始节点，表示整个数据集。
3.内部节点（Internal Node）：决策树中的非叶子节点，用于进行数据的划分。
4.叶节点（Leaf Node）：决策树中的最终节点，表示分类或者输出的结果。
5.分支（Branch）：连接节点的线，代表不同的决策路径。
6.特征（Feature）：决策树在每个节点上选择的属性或特征，用于进行数据的分割。
决策过程：1.选择最优特征：决策树通过分析数据，选择对数据进行最优划分的特征。
2.划分数据集：根据选择的特征，将数据集划分成不同的子集。
3.递归建树：对每个子集递归地应用相同的建树过程，直到满足停止条件。
4.生成叶节点：当达到停止条件时，在当前节点生成叶子节点，表示最终的决策结果。
决策树的优势：1.易解释性强：决策树的结构清晰，容易被理解和解释。
2.适用于多类别问题：决策树能够处理多类别问题，并且可以输出概率值。
3.对数据预处理要求低：对数据的分布和缺失值的处理相对不敏感。
4.能够处理数值型和离散型数据：决策树可以处理混合类型的特征。
决策树的缺点：1.容易过拟合：对于复杂的数据，决策树容易学习过多细节，导致在新数据上表现不佳。
2.不稳定性：对数据的小变化非常敏感，可能导致生成不同的决策树。
3.无法处理复杂关系：决策树可能难以捕捉到一些复杂的关系，如异或关系。
总体而言，决策树是一种强大的机器学习工具，特别适用于数据集具有明显分割特征的情况。
管理学决策树方法
管理学决策树方法一、决策树方法的基本概念。
1.1 啥是决策树呢？简单来说，这就像是咱们在森林里找路一样。
决策树是一种树形结构，它有一个根节点，就像大树的根，从这个根节点开始，会分出好多枝干，这些枝干就是不同的决策选项。
比如说，一个企业要决定是否推出一款新产品，这就是根节点的决策。
1.2 然后每个枝干又会根据不同的情况继续分叉。
就好比这新产品推向市场，可能会遇到市场反应好和市场反应不好这两种大的情况，这就像是枝干又分叉了。
这每一个分叉点都代表着一个事件或者决策的不同结果。
二、决策树方法在管理学中的重要性。
2.1 在管理里啊，决策树可太有用了。
就像那句老话说的“三思而后行”，决策树就是帮咱们管理者好好思考的工具。
它能把复杂的决策过程清晰地展现出来。
比如说，一个公司要扩大业务，是选择开拓新市场呢，还是在现有市场深耕呢？这时候决策树就能列出各种可能的结果。
如果开拓新市场，可能会面临新的竞争对手，就像进入了一片未知的丛林，充满了风险；如果在现有市场深耕，可能会面临市场饱和的问题，就像在一块已经耕种很久的土地上，肥力可能不足了。
2.2 决策树还能让咱们量化风险。
咱们不能总是靠感觉来做决策啊，那可就成了“盲人摸象”了。
通过决策树，我们可以给不同的结果赋予概率，就像给每个岔路标上成功或者失败的可能性。
这样管理者就能清楚地看到每个决策背后的风险和收益。
比如说，一个项目有60%的成功概率，但是成功后的收益很大；另一个项目有80%的成功概率，但是收益比较小。
这时候决策树就能帮我们权衡利弊。
2.3 而且啊，决策树有助于团队沟通。
大家都能看着这个树形结构，一目了然。
就像大家一起看一张地图一样，都清楚要往哪里走。
团队成员可以针对决策树上的每个节点、每个分支进行讨论。
这样就不会出现“各说各话”的情况，大家都在同一个框架下思考问题。
三、如何构建决策树。
3.1 首先要确定决策的目标。
这就像确定大树的根一样重要。
比如说，我们的目标是提高公司的利润，那所有的决策分支都要围绕这个目标来展开。
决策树计算公式
决策树计算公式摘要：一、决策树的定义与特点1.决策树的定义2.决策树的特点二、决策树计算公式1.信息增益公式2.基尼指数公式3.剪枝策略三、决策树在实际应用中的优势与局限性1.优势2.局限性四、决策树与其他机器学习算法的比较1.对比算法2.优缺点分析五、决策树在机器学习领域的发展趋势1.发展现状2.未来趋势正文：一、决策树的定义与特点决策树是一种基本的分类和回归方法，它通过一系列的问题对数据进行分类或预测。
决策树具有以下特点：1.树形结构：以层次化的方式组织数据和规则；2.易于理解：通过颜色和图示表示不同类别的数据；3.可扩展性：可以很容易地添加新数据和规则；4.能够处理连续和离散数据。
二、决策树计算公式1.信息增益公式信息增益（IG）用于选择最佳的属性进行分割，公式为：IG(A) = H(A) - H(A|B)其中，H(A) 表示属性的熵，H(A|B) 表示在已知属性B 的情况下，属性的熵。
2.基尼指数公式基尼指数（Gini）用于度量数据集中类别的混乱程度，公式为：Gini(A) = 1 - (ΣP(Ai) * P(Ai))其中，P(Ai) 表示属于第i 个类别的概率。
3.剪枝策略为了防止过拟合，需要对决策树进行剪枝。
常见的剪枝策略有：a) 预剪枝：在构建完整决策树之前，根据验证集的表现停止树的生长；b) 后剪枝：在构建完整决策树后，根据验证集的表现修剪树的结构。
三、决策树在实际应用中的优势与局限性1.优势a) 易于理解和解释：决策树的结构直观，可以方便地解释数据分类或预测的过程；b) 计算简单：只需要计算熵和基尼指数，不需要进行复杂的矩阵运算；c) 适用于多种数据类型：可以处理连续和离散数据，同时适用于分类和回归问题。
2.局限性a) 容易过拟合：当决策树过于复杂时，可能对训练集的表现很好，但对测试集的表现较差；b) 对噪声敏感：如果数据集中存在噪声，决策树可能会选择错误的属性进行分割，导致预测结果不准确；c) 无法处理缺失值：如果数据集中存在缺失值，决策树可能无法正确处理这些数据。
决策树的三种算法
决策树的三种算法一、决策树算法的简单介绍决策树算法就像是一个超级智能的树状决策指南。
你可以把它想象成一棵倒着长的树，树根在上面，树枝和树叶在下面。
它的任务呢，就是根据不同的条件来做出各种决策。
比如说，你想决定今天穿什么衣服，天气就是一个条件，如果天气冷，你可能就选择穿厚衣服；如果天气热，那薄衣服就比较合适啦。
决策树算法在很多地方都超级有用，像预测一个人会不会买某个商品，或者判断一个邮件是不是垃圾邮件之类的。
二、决策树的三种算法1. ID3算法这个算法就像是一个很会找重点的小机灵鬼。
它主要是根据信息增益来构建决策树的。
啥是信息增益呢？就是通过计算某个属性带来的信息量的增加。
比如说，在判断一个水果是苹果还是香蕉的时候，颜色这个属性可能就有很大的信息增益。
如果一个水果是红色的，那它是苹果的可能性就比较大。
ID3算法会优先选择信息增益大的属性来作为树的节点，这样就能更快更准地做出决策啦。
不过呢，这个算法也有个小缺点，就是它比较容易对噪声数据敏感，就像一个很敏感的小娃娃，稍微有点风吹草动就可能受到影响。
2. C4.5算法C4.5算法就像是ID3算法的升级版。
它在ID3算法的基础上做了一些改进。
它不仅仅考虑信息增益，还考虑了信息增益率。
这就好比是一个更加全面考虑的智者。
通过考虑信息增益率，它能够更好地处理那些属性值比较多的情况。
比如说，在一个数据集中有一个属性有很多很多不同的值，C4.5算法就能比ID3算法更好地处理这种情况，不会轻易地被这种复杂情况给弄晕。
而且C4.5算法还能够处理连续的属性值，这就像是它多了一项特殊的技能，让它在更多的情况下都能发挥作用。
3. CART算法CART算法又有自己的特点。
它使用的是基尼系数来选择属性进行划分。
基尼系数就像是一个衡量公平性的小尺子，在决策树这里，它是用来衡量数据的纯度的。
如果基尼系数越小，说明数据越纯，就越容易做出准确的决策。
CART算法既可以用于分类问题，就像前面说的判断水果是苹果还是香蕉这种，也可以用于回归问题，比如预测房价之类的。
简单说明决策树原理
决策树原理简介一、什么是决策树决策树是一种机器学习中常用的分类和回归方法。
它通过对样本的特征进行一系列的判断，最终达到对样本进行分类或预测的目的。
决策树是一种可视化的算法，其结果可以形成一棵树状结构，每个内部节点代表一个特征判断，每个叶子节点代表一种分类或回归结果。
决策树在实践中被广泛应用，特别适用于复杂问题的决策以及数据探索性分析。
二、决策树的构造过程1. 特征选择决策树的构造过程从根节点开始，每次选择一个最好的特征作为当前节点的分裂条件。
特征选择的目标是使得对样本的划分尽可能的准确，即分类结果的纯度最高。
2. 样本划分选定了特征后，决策树根据该特征的取值将样本划分为不同的子集，每个子集对应一个子树。
划分的方式可以是二分法或多分法，具体取决于特征的类型和取值个数。
划分后，每个子树都会继续进行特征选择和样本划分的过程，直到满足终止条件。
3. 终止条件决策树的构建直到满足以下终止条件之一时才会停止： - 当前节点包含的样本属于同一类别。
- 当前节点包含的样本属于同一回归结果。
- 没有更多的特征可供选择，或者样本已经被划分得非常纯净。
4. 剪枝操作决策树的构建可能会造成过拟合现象，即模型过于复杂，对训练集的拟合程度很高，但是在新的数据上表现较差。
为了解决过拟合问题，可以对决策树进行剪枝操作。
剪枝过程可以通过删除一些节点或合并一些相邻节点来实现，目的是降低模型的复杂度，提高泛化能力。
三、决策树的优缺点1. 优点•决策树易于理解和解释，由于其树状结构，可以直观地表示特征间的关系。
•决策树能够处理混合数据类型，不需要对数据进行归一化处理。
•决策树算法可以灵活处理大型数据集。
2. 缺点•决策树容易产生过拟合，特别是在数据的噪声较大或特征维度较高时。
•决策树对于那些取值较多的属性有偏好，因为它通常选择那些能够更好地区分样本的特征进行分裂。
•决策树的稳定性较差，数据的微小变化可能导致生成完全不同的树。
四、决策树的应用场景决策树具有广泛的应用场景，包括但不限于以下几个方面：1. 医学诊断决策树可以用于医学诊断，根据患者的症状和检查结果判断患者的疾病类别。
分类分析--决策树（经典决策树、条件推断树）
分类分析--决策树（经典决策树、条件推断树）分类分析--决策树决策树是数据挖掘领域中的常⽤模型。
其基本思想是对预测变量进⾏⼆元分离，从⽽构造⼀棵可⽤于预测新样本单元所属类别的树。
两类决策树：经典树和条件推断树。
1 经典决策树经典决策树以⼀个⼆元输出变量（对应威斯康星州乳腺癌数据集中的良性/恶性）和⼀组预测变量（对应九个细胞特征）为基础。
具体算法如下：(1) 选定⼀个最佳预测变量将全部样本单元分为两类，实现两类中的纯度最⼤化（即⼀类中良性样本单元尽可能多，另⼀类中恶性样本单元尽可能多）。
如果预测变量连续，则选定⼀个分割点进⾏分类，使得两类纯度最⼤化；如果预测变量为分类变量（本例中未体现），则对各类别进⾏合并再分类。
(2) 对每⼀个⼦类别继续执⾏步骤(1)。
(3) 重复步骤(1)~(2)，直到⼦类别中所含的样本单元数过少，或者没有分类法能将不纯度下降到⼀个给定阈值以下。
最终集中的⼦类别即终端节点（terminal node）。
根据每⼀个终端节点中样本单元的类别数众数来判别这⼀终端节点的所属类别。
(4) 对任⼀样本单元执⾏决策树，得到其终端节点，即可根据步骤3得到模型预测的所属类别。
上述算法通常会得到⼀棵过⼤的树，从⽽出现过拟合现象。
结果就是，对于训练集外单元的分类性能较差。
为解决这⼀问题，可采⽤10折交叉验证法选择预测误差最⼩的树。
这⼀剪枝后的树即可⽤于预测。
R中的rpart包⽀持rpart()函数构造决策树，prune()函数对决策树进⾏剪枝。
下⾯给出判别细胞为良性或恶性的决策树算法实现。
（1）使⽤rpart()函数创建分类决策树：#⽣成树：rpart()函数可⽤于⽣成决策树library(rpart)set.seed(1234)dtree <- rpart(class ~ ., data=df.train, method="class",parms=list(split="information"))#rpart() 返回的cptable值中包括不同⼤⼩的树对应的预测误差，因此可⽤于辅助设定最终的树的⼤⼩。
决策树
概率
0.3 0.5 0.2 0.2 0.6 0.2 0.3 0.5 0.2 0.3 0.6 0.1
A低
B高
B低
今以方案A高为例，说明损益期望值的计算，概率分叉 点7的损益期望值为：
5000×0.3+1000×0.5-3000×0.2=1400万元
概率分叉点2的损益期望值为：
1400×0.3-50×0.7=385万元
枝 分 圆形结点称为状态结点 案 方
2
概率枝
损益值
由状态结点引出若干条细支，表示不同的自然状态，称为概率枝。每条概 1 方案 损益值 枝 分枝 率 率枝代表一种自然状态。在每条细枝上标明客观状态的内容和其出现概率 概 决策
结点 概率 3 。在概率枝的最末稍标明该方案在该自然状态下所达到的结果 (收益值或 枝 概率分叉点 (自然状态点) 损益值 损失值)。这样树形图由左向右，由简到繁展开，组成一个树状网络图。
同理，可得概率分叉点 3、4、5、6各方案的损益期望
值分别为125、0、620和1100。
承包商可做出决策，如投A 工程，宜投高标，如投B 工程，宜投低标。而且从损益期望值角度看，选定B工 程投低标更为有利。
销路好（0.7） 680万元 2 建大厂 930万元 5 销路差（0.3） 200万元
-40万元
决策树（Decision Tree）
决策树对于常规统计方法的优缺点 优点：
1)
2)
3) 可以处理连续和种类字段 4) 决策树可以清晰的显示哪些字段比较重要。 缺点： 1) 2) 3) 4) 。
决策树（Decision Tree）
决策树的适用范围
科学的决策是现代管理者的一项重要职责。我们在企业管理实践中常 、外部环境
决策树名词解释
决策树名词解释决策树（DecisionTree）是一种常见的数据挖掘技术，也称为决策树分类（Decision Tree Classification）。
决策树是一种以树状结构表示数据的模型，它可以用来描述一组数据集的概念，它可以用来作出决策。
策树是一种数据挖掘的常用算法，它可以用于分类、回归任务，以及关联规则建模，它可以帮助智能系统理解数据，从而实现更好的决策。
决策树的基本原理很简单，它是一种将每个属性值与实例的关联转换成树形结构的方法。
在这种树形结构中，每个节点存储关联属性的值，从而决定一个决策。
策树通常用于研究一组已知数据，它可以用来预测未知数据的结果，也可以用来归类数据，从而发现数据的规律性。
决策树的建立有很多步骤，但是大致可以分为以下几个步骤：（1）数据集准备：首先，需要对数据集进行预处理，将数据分成训练集和测试集。
（2）决策树划分：根据训练集中的特征属性，将数据集划分为不同的分支，并且不断划分，直到达到决策树模型所需要的精度或停止条件为止。
（3）估属性：根据训练集中的数据，选择最优的划分属性，用于对训练集进行划分。
（4）决策树剪枝：新建的决策树可能过度拟合训练数据，这会使训练出来的决策树在测试数据上的表现变差，因此，需要使用剪枝算法，来减少决策树的过拟合现象。
（5）测试：根据训练好的决策树，对测试集数据进行分类，统计测试集分类正确率，从而对决策树进行评估。
决策树在实际应用中可以用于社会决策分析、企业决策分析、关联规则挖掘等应用场景，但是决策树也有若干缺点。
其一，决策树生成过程中属性之间的关系可能非线性，而决策树假设属性之间的关系是线性的，因此可能导致决策树模型的准确性不足。
其二，决策树的剪枝操作可能会过度剪枝，也影响模型的准确性。
总之，决策树是一种常用的数据挖掘技术，它可以用于推理和预测数据，它可以用来帮助智能系统理解数据，从而改善决策效率。
但是，因为决策树的局限性，仍然需要其他的数据挖掘技术来提高决策的准确性。
决策树(完整)
无缺失值样本中在属性 上取值 的样本所占比例
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
谢谢大家！
举例：求解划分根结点的最优划分属性
根结点的信息熵：
用“色泽”将根结点划分后获得3个分支结点的信息熵分别为：
属性“色泽”的信息增益为：
若把“编号”也作为一个候选划分属性，则属性“编号”的信息增益为：
根结点的信息熵仍为：
用“编号”将根结点划分后获得17个分支结点的信息熵均为：
则“编号”的信息增益为：
三种度量结点“纯度”的指标：信息增益增益率基尼指数
1. 信息增益
香农提出了“信息熵”的概念，解决了对信息的量化度量问题。香农用“信息熵”的概念来描述信源的不确定性。
信息熵
信息增益
一般而言，信息增益越大，则意味着使用属性a来进行划分所获得的“纯度提升”越大。决策树算法第8行选择属性
著名的ID3决策树算法
远大于其他候选属性信息增益准则对可取值数目较多的属性有所偏好
2. 增益率
增益率准则对可取值数目较少的属性有所偏好著名的C4.5决策树算法综合了信息增益准则和信息率准则的特点：先从候选划分属性中找出信息增益高于平均水平的属性，再从中选择增益率最高的。
3. 基尼指数
基尼值
基尼指数
著名的CART决策树算法
过拟合：学习器学习能力过于强大，把训练样本自身的一些特点当作了所有潜在样本都会具有的一般性质，导致泛化性能下降。欠拟合：学习器学习能力低下，对训练样本的一般性质尚未学好。
过拟合无法彻底避免，只能做到“缓解”。
不足：基于“贪心”本质禁止某些分支展开，带来了欠拟合的风险
预剪枝使得决策树的很多分支都没有“展开”优点：降低过拟合的风险减少了训练时间开销和测试时间开销
决策树的概念
决策树的概念
决策树是一种基于树形结构的分类和回归模型，它通过一系列的决策来对数据进行分类或预测。
在决策树中，每个节点表示一个属性或特征，每个分支表示该属性或特征的一个取值，而每个叶子节点表示一个分类或回归结果。
决策树的建立过程就是在数据集中选择最优的属性或特征，将数据集划分为更小的子集，直到所有数据都被正确分类或预测。
决策树的主要优点是易于理解和解释，可以处理多分类问题，同时也可以用于回归问题。
此外，决策树还可以处理缺失值和异常值，具有很好的鲁棒性。
决策树的主要缺点是容易过拟合，特别是当树的深度过大时，容易出现过拟合现象。
为了解决这个问题，可以采用剪枝等方法来降低模型的复杂度。
决策树的应用非常广泛，例如在金融、医疗、工业等领域中，可以用于客户信用评估、疾病诊断、产品质量控制等方面。
在机器学习领域中，决策树也是一种常用的分类和回归算法，被广泛应用于数据挖掘、自然语言处理、图像识别等领域。
决策树和随机森林区别
决策树和随机森林区别
决策树和随机森林是数据挖掘和机器学习领域中常用的两种建模技术，它们被广泛应用于分类和回归任务。
两者区别如下：
•决策树（Decision Tree）： 决策树是一种树状结构，用于从数据中生成决策规则。
它基于一系列的决策节点和叶子节点构建而成。
决策节点表示一个属性或特征，叶子节点表示一个类别或值。
决策树的建立过程包括选择最佳的属性来分割数据，通常使用信息增益、基尼不纯度等指标来评估分割质量。
决策树适用于分类和回归任务，可以处理离散和连续数据。
决策树易于理解和解释，但容易过拟合。
•随机森林（Random Forest）： 随机森林是一种集成学习方法，它结合多个决策树以提高模型的性能和稳定性。
随机森林中的每个决策树都是在不同的数据子集和特征子集上训练的。
在每个决策树的建立过程中，随机选择属性进行分割，以增加模型的多样性。
最终的预测结果是由所有决策树的投票或平均值来决定的。
随机森林通常具有较高的准确性和泛化能力，对于大规模数据和高维数据表现出色。
对于决策树，您可以将其视为一个基本的决策规则生成器，而随机森林则是一种通过组合多个决策树来改进性能的技术。
在实际应用中，根据问题的性质和数据的特点，您可以选择使用决策树或随机森林来构建预测模型。
决策树ppt课件
分类问题背景介绍
分类问题是机器学习中一类重要 的问题，旨在将数据划分为不同
的类别。
在现实世界中，分类问题广泛存 在，如垃圾邮件识别、疾病诊断、
信用评分等。
分类算法的目标是通过学习训练 数据中的特征与类别之间的关系， 从而对新的未知数据进行类别预
测。
决策树在分类问题中优势
直观易理解
决策树在处理缺失值和异常值时容易受到干扰，可能导致模型性能下降。可以通过数据 预处理等方法减少缺失值和异常值对模型的影响。
CART算法实例演示
实例背景
假设有一个关于信用卡欺诈的数据集，包含多个特征（如交 易金额、交易时间、交易地点等）和一个目标变量（是否欺 诈）。我们将使用CART算法构建一个分类模型来预测交易 是否属于欺诈行为。
构建决策树时间较长
C4.5算法在构建决策树时需要计算每 个特征的信息增益比，当数据集较大 或特征较多时，构建决策树的时间可 能会较长。
C4.5算法实例演示
数据集介绍
以经典的鸢尾花数据集为例，该数据集包含150个 样本，每个样本有4个特征（花萼长度、花萼宽度、 花瓣长度、花瓣宽度）和1个标签（鸢尾花的类 别）。
建造年份等特征。
选择合适的决策树算法 （如CART、ID3等），
对数据进行训练。
模型评估与优化
采用均方误差等指标评 估模型性能，通过调整 参数、集成学习等方法
优化模型。
结果展示与解读
展示决策树图形化结果， 解释每个节点含义及预
测逻辑。
08
CATALOGUE
总结与展望
决策树模型总结回顾
模型原理
决策树通过递归方式将数据集划分为若干个子集，每个子 集对应一个决策结果。通过构建树形结构，实现分类或回 归任务。
决策树的四个要素
决策树是一种决策支持工具，它由决策结点、方案枝、状态结点、概率枝四个构成要素组成。
1. 决策结点
决策结点表示决策的点，根据问题的不同而设定的不同，通常用圆圈表示。
在人力资源管理中，决策结点可以是招聘、离职、调岗等决策点。
2. 方案枝
方案枝是从决策结点延伸出的箭头，表示可供选择的方案，通常用直线表示。
在人力资源管理中，方案枝可以是招聘途径、离职方式、调岗方案等。
3. 状态结点
状态结点是从方案枝延伸出的箭头，表示可能出现的状态，通常用小方框表示。
在人力资源管理中，状态结点可以是招聘后的员工表现、离职后的员工反馈等。
4. 概率枝
概率枝是从状态结点延伸出的箭头，表示每个状态出现的概率，通常用小圆圈表示。
在人力资源管理中，概率枝可以是员工表现好的概率、员工反馈不满意的概率等。
决策树分析(财务)
解：（1）画出决策树：
一级决策树图
（2）计算各点的期望损益值。 点 : 点 ： （3）进行决策。 把点 与点 的期望损益值进行比较，可知合理的决策方案是建设大厂。
单级决策案例2
例2 在例1中，如果把10年分为前3年和后7年两期考虑。根据市场预测：前3年销路好的概率为0.7，若前3年销路好，则后7年销路好的概率为0.8；前3年销路差的概率为0.3，若前3年销路差，则后7年销路差的概率为0.9。在这种情况下，建大厂和建小厂两个方案哪个为好？
解：（1）画出决策树：
（2）计算各点的策树模型
注：在图形中，方框结点为决策点。由决策点引出若干条直线，每条直线代表一个方案，叫方案枝。在各个方案枝的末端画上一个圆圈，叫做状态结点。由状态结点引出若干条直线，每条直线代表一个自然状态及其可能出现的概率，故称为概率枝。在概率枝末端画个三角，叫做结果点。在结果点旁边列出不同状态下的收益值或损失值，以供决策之用。
供应链系统应该如何实施？
供应链系统实施
仅仓库
全面实施
推进顺利，解决实际问题
推进不顺利
解 决问题
顺利
不顺利
财务独自负责
财务主导，共同参与
两个问题？
决策的目的是什么？ 决策失败或者不顺畅，我们应该怎么做？
小结
决策的特点： 1、决策存在风险； 2、决策具有不确定性；
决策不得不做； 人的问题是最主要的问题； 决策不都是理性的；
（3）进行决策。 点 的期望收益值为537万元，大于点 的495.2万元。因此，最优方案是前3年建小厂，如果销路好，后7年进行扩建的方案。而不是建大工厂的方案了。本例进行了两次决策，才选出最优方案，所以是二级决策问题。
多级决策案例2
决策树的基本概念及用途和特性
决策树的基本概念及用途和特性首先看下面这个浅显易懂的例子，通过该例子我们将初步认识到什么是决策树。
假设有一个公司想要招聘一名机器学习算法工程师，公司在招聘时会有一定的流程对应聘者进行筛选。
公司对“是否录用应聘者”这样的问题进行决策时，会进行一系列的判断：首先看应聘者“是否发表过顶会论文”。
如果是“发表过”，则直接录用；如果是“没有发表过”，则再看“是否是研究生”。
如果“不是研究生”，则再看“是否为年级前十”；如果“是研究生”，则再看“是否有机器学习相关项目经验”。
如果是“年级前十”，则直接录用。
如果有“机器学习相关项目经验”，则直接录用。
图3-2展示了招聘算法工程师的决策树。
图3-2 招聘算法工程师的决策树这个公司的决策过程就是典型的分类决策树。
相当于通过顶会论文、研究生、年级前十和机器学习相关项目经验将应聘者分为两个类别：录用和考察。
在我们的学习和生活中可能会遇到各种各样需要进行决策判断的场景，这些就是决策树的适用场景。
决策树是数据挖掘的有力工具之一，决策树学习算法是以一组样本数据集（一个样本数据也可以称为实例）为基础的一种归纳学习算法，它着眼于从一组无次序、无规则的样本数据（概念）中推理出决策树表示形式的分类规则。
一、决策树的基本概念决策树(Decision Tree)是一种类似于流程图的树结构，其中每个内部节点（非叶节点）表示在属性上的测试，每个分支表示该测试上的一个输出，而每个叶节点存放一个类标号，树的顶层节点是根节点。
决策树生成方式一般情况下都是由上而下的。
每次不同的事件或决策都有可能引发两个以上的事件，形成不同的结果，这种决策方法用图形表示出来很像一棵树，所以称为决策树。
决策树是一种简单且广泛使用的分类器。
通过训练数据来构建决策树，可高效地对未知的数据进行分类。
决策树有以下两大优点。
(1)决策树模型可读性好且具有描述性，有助于人工分析。
(2)效率高，决策树只需一次构建就可反复使用，每次预测的最大计算次数不超过决策树的深度。
决策树的规则
决策树的规则
以下是 6 条关于决策树的规则：
1. 一定要明确你的目标啊，就好比你要去一个地方，你得知道自己到底要去哪儿呀！比如说你决定周末去爬山，那你的目标就是爬到山顶，这就是明确的方向。
2. 把可能的选择都列出来呀，这就像摆在你面前有好多条路，你得看看都通向哪里呗！比如你纠结是坐公交还是打车去上班，这就是不同的选择。
3. 仔细考虑每个选择的后果呀，这多重要啊！就跟你选择走不同的路会遇到不同的风景一样。
比如你选了坐公交可能会慢点但省钱，打车快但贵，这后果得好好想想。
4. 别忘记考虑不确定性因素呀，生活中总会有意外情况的嘛，就像天气突然变化影响你爬山的计划一样。
5. 要根据重要性来权衡呀，有的因素特别关键，可得重视！比如说你找工作，薪资和发展前景就是很重要的因素呀。
6. 随时准备根据新情况调整决策呀，可不能一条道走到黑呀！像你原本计划去公园野餐，结果下雨了，那你就得赶紧调整计划呀。
我的观点结论就是：决策树的这些规则能帮我们更好地做出决定，让我们的生活更有序、更明智！。
决策树
分类树（决策树）是一种十分常用的分类方法。它是一种监督学习，所谓监督学习就是给定一堆样本，每个 样本都有一组属性和一个类别，这些类别是事先确定的，那么通过学习得到一个分类器，这个分类器能够对新出 现的对象给出正确的分类。这样的机器学习就被称之为监督学习。
各点期望： 决策树分析 点②：0.7×200×10+0.3×（-40）×10-600（投资）=680（万元） 点⑤：1.0×190×7-400=930（万元） 点⑥：1.0×80×7=560（万元） 比较决策点4的情况可以看到，由于点⑤（930万元）与点⑥（560万元）相比，点⑤的期望利润值较大，因 此应采用扩建的方案，而舍弃不扩建的方案。把点⑤的930万元移到点4来，可计算出点③的期望利润值。 点③：0.7×80×3+0.7×930+0.3×60×（3+7）-280 = 719（万元） 最后比较决策点1的情况。
定义：
分类和回归首先利用已知的多变量数据构建预测准则,进而根据其它变量值对一个变量进行预测。在分类中, 人们往往先对某一客体进行各种测量,然后利用一定的分类准则确定该客体归属那一类。例如,给定某一化石的鉴 定特征,预测该化石属那一科、那一属,甚至那一种。另外一个例子是,已知某一地区的地质和物化探信息,预测该 区是否有矿。回归则与分类不同,它被用来预测客体的某一数值,而不是客体的归类。例如,给定某一地区的矿产 资源特征,预测该区的资源量。
决策树
预测学模型
01 组成
03 的剪枝 05 算法
目录
02 画法 04 优点 06 实例
基本信息
决策树（Decision Tree）是在已知各种情况发生概率的基础上，通过构成决策树来求取净现值的期望值大 于等于零的概率，评价项目风险，判断其可行性的决策分析方法，是直观运用概率分析的一种图解法。由于这种 决策分支画成图形很像一棵树的枝干，故称决策树。在机器学习中，决策树是一个预测模型，他代表的是对象属 性与对象值之间的一种映射关系。Entropy =系统的凌乱程度，使用算法ID3, C4.5和C5.0生成树算法使用熵。 这一度量是基于信息学理论中熵的概念。
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对决策树常见的批评是说其在为一个节点选择怎样进行分割时使用“贪心”算法。此种算法在决定当前这个分割时根本不考虑此次选择会对将来的分割造成什么样的影响。换句话说，所有的分割都是顺序完成的，一个节点完成分割之后不可能以后再有机会回过头来再考察此次分割的合理性，每次分割都是依赖于他前面的分割方法，也就是说决策树中所有的分割都受根结点的第一次分割的影响，只要第一次分割有一点点不同，那么由此得到的整个决策树就会完全不同。那么是否在选择一个节点的分割的同时向后考虑两层甚至更多的方法，会具有更好的结果呢？目前我们知道的还不是很清楚，但至少这种方法使建立决策树的计算量成倍的增长，因此现在还没有哪个产品使用这种方法。 而且，通常的分割算法在决定怎么在一个节点进行分割时，都只考察一个预测变量，即节点用于分割的问题只与一个变量有关。这样生成的决策树在有些本应很明确的情况下可能变得复杂而且意义含混，为此目前新提出的一些算法开始在一个节点同时用多个变量来决定分割的方法。比如以前的决策树中可能只能出现类似“收入<￥35,000”的判断，现在则可以用“收入<(0.35*抵押)”或“收入>￥35,000或抵押<150,000”这样的问题。
编辑本段应用
假如负责借贷的银行官员利用上面这棵决策树来决定支持哪些贷款和拒绝哪些贷款，那么他就可以用贷款申请表来运行这棵决策树，用决策树来判断风险的大小。“年收入>￥40,00”和“高负债”的用户被认为是“高风险”，同时“收入<￥40,000”但“工作时间>5年”的申请，则被认为“低风险”而建议贷款给他/她。 数据挖掘中决策树是一种经常要用到的技术，可以用于分析数据，同样也可以用来作预测（就像上面的银行官员用他来预测贷款风险）。常用的算法有CHAID、 CART、 Quest 和C5.0。 建立决策树的过程，即树的生长过程是不断的把数据进行切分的过程，每次切分对应一个问题，也对应着一个节点。对每个切分都要求分成的组之间的“差异”最大。
编辑本段区别
各种决策树算法之间的主要区别就是对这个“差异”衡量方式的区别。对具体衡量方式算法的讨论超出了本文的范围，在此我们只需要把切分看成是把一组数据分成几份，份与份之间尽量不同，而同一份内的数据尽量相同。这个切分的过程也可称为数据的“纯化”。看我们的例子，包含两个类别--低风险和高风险。如果经过一次切分后得到的分组，每个分组中的数据都属于同一个类别，显然达到这样效果的切分方法就是我们所追求的。 到现在为止我们所讨论的例子都是非常简单的，树也容易理解，当然实际中应用的决策树可能非常复杂。假定我们利用历史数据建立了一个包含几百个属性、输出的类有十几种的决策树，这样的一棵树对人来说可能太复杂了，但每一条从根结点到叶子节点的路径所描述的含义仍然是可以理解的。决策树的这种易理解性对数据挖掘的使用者来说是一个显著的优点。
编辑本段优势
决策树很擅长处理非数值型数据，这与神经网络只能处理数值型数据比起来，就免去了很多数据预处理工作。 甚至有些决策树算法专为处理非数值型数据而设计，因此当采用此种方法建立决策树同时又要处理数值型数据时，反而要做把数值型数据映射到非数值型数据的预处理。
编辑本段缺点
然而决策树的这种明确性可能际生活中这种明确可能带来麻烦（凭什么说年收入￥40,001的人具有较小的信用风险而￥40,000的人就没有）。 建立一颗决策树可能只要对数据库进行几遍扫描之后就能完成，这也意味着需要的计算资源较少，而且可以很容易的处理包含很多预测变量的情况，因此决策树模型可以建立得很快，并适合应用到大量的数据上。 对最终要拿给人看的决策树来说，在建立过程中让其生长的太“枝繁叶茂”是没有必要的，这样既降低了树的可理解性和可用性，同时也使决策树本身对历史数据的依赖性增大，也就是说这是这棵决策树对此历史数据可能非常准确，一旦应用到新的数据时准确性却急剧下降，我们称这种情况为训练过度。为了使得到的决策树所蕴含的规则具有普遍意义，必须防止训练过度，同时也减少了训练的时间。因此我们需要有一种方法能让我们在适当的时候停止树的生长。常用的方法是设定决策树的最大高度（层数）来限制树的生长。还有一种方法是设定每个节点必须包含的最少记录数，当节点中记录的个数小于这个数值时就停止分割。 与设置停止增长条件相对应的是在树建立好之后对其进行修剪。先允许树尽量生长，然后再把树修剪到较小的尺寸，当然在修剪的同时要求尽量保持决策树的准确度尽量不要下降太多。
决策树一般都是自上而下的来生成的。每个决策或事件（即自然状态）都可能引出两个或多个事件，导致不同的结果，把这种决策分支画成图形很像一棵树的枝干，故称决策树。
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原理
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区别
缺点
评论
优势
编辑本段原理
决策树提供了一种展示类似在什么条件下会得到什么值这类规则的方法。比如，在贷款申请中，要对申请的风险大小做出判断，图是为了解决这个问题而建立的一棵决策树，从中我们可以看到决策树的基本组成部分：决策节点、分支和叶子。 决策树中最上面的节点称为根节点，是整个决策树的开始。本例中根节点是“收入>￥40,000”，对此问题的不同回答产生了“是”和“否”两个分支。 决策树的每个节点子节点的个数与决策树在用的算法有关。如CART算法得到的决策树每个节点有两个分支，这种树称为二叉树。允许节点含有多于两个子节点的树称为多叉树。决策树的内部节点（非树叶节点）表示在一个属性上的测试。 每个分支要么是一个新的决策节点，要么是树的结尾，称为叶子。在沿着决策树从上到下遍历的过程中，在每个节点都会遇到一个问题，对每个节点上问题的不同回答导致不同的分支，最后会到达一个叶子节点。这个过程就是利用决策树进行分类的过程，利用几个变量（每个变量对应一个问题）来判断所属的类别（最后每个叶子会对应一个类别）。