第4章 分类:基本概念、决策树与模型评估
人工智能课程设计决策树

课程设计决策树一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握决策树的基本概念、原理和应用方法。
通过本课程的学习,学生应能理解决策树的特点和优势,掌握决策树的构建方法和算法,并能运用决策树解决实际问题。
具体来说,知识目标包括:1.了解决策树的基本概念和原理;2.掌握决策树的分类和回归方法;3.理解决策树的优势和局限性。
技能目标包括:1.能够使用决策树算法进行数据分类和预测;2.能够运用决策树解决实际问题,如分类问题和回归问题;3.能够对决策树进行评估和优化。
情感态度价值观目标包括:1.培养对和机器学习的兴趣和好奇心;2.培养对数据的敏感性和数据分析的能力;3.培养解决问题的思维方式和团队合作的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括决策树的基本概念、原理和应用方法。
具体来说,教学大纲如下:1.决策树的基本概念:介绍决策树的概念、结构和决策过程;2.决策树的原理:讲解决策树的分类和回归方法,包括决策树的构建、剪枝和优化;3.决策树的应用:介绍决策树在实际问题中的应用,如分类问题、回归问题和异常检测等。
教材的章节安排如下:1.第四章:决策树的基本概念和原理;2.第五章:决策树的分类和回归方法;3.第六章:决策树的应用方法和实例。
三、教学方法本课程的教学方法采用讲授法、案例分析法和实验法相结合的方式。
具体来说:1.讲授法:通过讲解和演示决策树的基本概念、原理和应用方法,让学生掌握决策树的基础知识;2.案例分析法:通过分析实际案例,让学生了解决策树在实际问题中的应用和效果;3.实验法:通过实验和实践,让学生动手构建和优化决策树模型,培养解决问题的能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
具体来说:1.教材:选用《导论》作为主教材,辅助以《机器学习》等参考书籍;2.参考书:提供相关的学术论文和案例分析,供学生深入研究和参考;3.多媒体资料:提供决策树的动画演示和实验操作视频,帮助学生更好地理解和掌握知识;4.实验设备:提供计算机和相应的软件工具,让学生进行实验和实践。
分类方法

2
分类方法的类型
从使用的主要技术上看,可以把分类方法归结为 四种类型:
基于距离的分类方法 决策树分类方法 贝叶斯分类方法 规则归纳方法。
3
分类问题的描述
2.使用模型进行分类
首先评估模型(分类法)的预测准确率。 如果认为模型的准确率可以接受,就可以用它对类标号 未知的数据元组或对象进行分类。
5
四 分类方法
分类的基本概念与步骤 基于距离的分类算法 决策树分类方法 贝叶斯分类 规则归纳
6
基于距离的分类算法的思路
定义4 定义4-2 给定一个数据库 D={t1,t2,…,tn}和一 , 组类C={C1,…,Cm}。假定每个元组包括一些数 , 值型的属性值: 值型的属性值:ti={ti1,ti2,…,tik},每个类也包 , 含数值性属性值: 含数值性属性值:Cj={Cj1,Cj2,…,Cjk},则分 , 类问题是要分配每个t 类问题是要分配每个ti到满足如下条件的类Cj:
P( X | C i ) = ∏ P( xk | C i )
k =1 n
14
朴素贝叶斯分类(续)
可以由训练样本估值。 其中概率P(x1|Ci),P(x2|Ci),……,P(xn|Ci)可以由训练样本估值。 ,
是离散属性, 如果Ak是离散属性,则P(xk|Ci)=sik|si,其中sik是在属性Ak上具有值xk的 的训练样本数, 类Ci的训练样本数,而si是Ci中的训练样本数。 中的训练样本数。 如果Ak是连续值属性,则通常假定该属性服从高斯分布。因而, 是连续值属性,则通常假定该属性服从高斯分布。因而,
第四章 环境分析与理性决策——管理学(马工程)

三、非理性决策
(三)领导集体决策模型
领导集体决策模型是认为政策选择是建立在领导者优秀的素质和管理经 验的基础上,由领导者或领导集体依据自己的应变能力和判断力进行决策。
其优点是决策迅速,但决策的质量同领导者个人的素质、经验密切相关 ,是决策是否成功的决定性因素。
“精英决策模型”:忽略公众对社会发展的影响,而把公共政策看成反 映精英们的价值和偏好,认为是他们决定了政策。
(二)活动方案评价方法
3. 动态评价方法与静态评价方法 决策评价指标体系在指标的内涵、指标的数量、体系的构成等方面均应有 相对的稳定性。 随着企业经营环境的变化,决策评价体系也应做相应的变更。因此,绩效 评价体系还具有明显的动态性特征。
三、选择活动方案的评价方法
(一)决策树方法
以树形图来辅助进行各方案期望收益的计算和比较。
对行业内部要分析主要竞争者的基本情况、对本企业构成威胁的原因以 及分析竞争对手的发展动向。
二、环境分析的常用方法
(三)内外部环境综合分析方法——SWOT分析法
SWOT 分析是最常用的内外部环境综合分析技术,是由哈佛大学的安德 鲁斯等人提出的一种分析方法。
二、环境分析的常用方法
(四)针对环境变化的分析方法——情境分析法
例(这里不考虑货币的时间价值): 某公司为满足市场对某种新产品的需求,拟规划建设新厂。预计市场对这 种新产品的需求量比较大,但也存在销路差的可能性。公司有两种可行的扩大 生产规模方案:一是新建一个大厂,预计需投资30万元,销路好时可获利100万 元,销路不好时亏损20万元;二是新建一个小厂,需投资20万元,销路好时可 获利40万元,销路不好仍可获利30万元。假设市场预测结果显示,此种新产品 销路好的概率为0.7,销路不好的概率为0.3。根据这些情况,下面用决策树法 说明如何选择最佳的方案。
数据挖掘课程设计报告题目

数据挖掘课程设计报告题目一、课程目标知识目标:1. 理解数据挖掘的基本概念、任务和过程;2. 掌握常见的数据挖掘算法,如分类、聚类、关联规则挖掘等;3. 了解数据预处理、特征工程在数据挖掘中的作用;4. 掌握运用数据挖掘技术解决实际问题的方法。
技能目标:1. 能够运用数据挖掘软件(如WEKA、Python等)进行数据挖掘实验;2. 能够独立完成数据预处理、特征工程、模型构建等数据挖掘流程;3. 能够根据实际问题选择合适的数据挖掘算法,并调整参数优化模型;4. 能够撰写数据挖掘报告,对挖掘结果进行分析和解释。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对数据挖掘的兴趣,激发学习热情;2. 培养学生的团队协作意识,学会与他人共同解决问题;3. 培养学生具备良好的数据伦理素养,尊重数据隐私,遵循数据挖掘道德规范;4. 培养学生勇于面对挑战,克服困难,独立解决问题的精神。
本课程针对高年级学生,结合学科特点,注重理论与实践相结合。
课程目标旨在使学生掌握数据挖掘的基本知识和技能,培养其运用数据挖掘技术解决实际问题的能力。
同时,关注学生的情感态度价值观培养,使其在学习过程中形成积极的学习态度,具备良好的团队协作精神和数据伦理素养。
通过本课程的学习,为学生未来的学术研究或职业发展奠定基础。
二、教学内容1. 数据挖掘基本概念:数据挖掘定义、任务、过程;2. 数据预处理:数据清洗、数据集成、数据变换、数据归一化;3. 特征工程:特征选择、特征提取、特征变换;4. 常见数据挖掘算法:分类(决策树、支持向量机等)、聚类(K均值、层次聚类等)、关联规则挖掘(Apriori算法、FP-growth算法等);5. 数据挖掘软件应用:WEKA、Python等;6. 模型评估与优化:交叉验证、评估指标(准确率、召回率等)、参数调优;7. 实际案例分析与讨论:运用数据挖掘技术解决具体问题,如商品推荐、客户分群等;8. 数据挖掘报告撰写:报告结构、数据分析与解释。
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
金融行业风险预警与防控系统开发方案

金融行业风险预警与防控系统开发方案第一章风险预警与防控系统概述 (2)1.1 系统开发背景 (2)1.2 系统开发目标 (2)1.3 系统开发意义 (3)第二章风险类型与识别 (3)2.1 风险类型分析 (3)2.1.1 信用风险 (3)2.1.2 市场风险 (3)2.1.3 操作风险 (3)2.1.4 法律风险 (4)2.1.5 流动性风险 (4)2.1.6 系统性风险 (4)2.2 风险识别方法 (4)2.2.1 定性分析 (4)2.2.2 定量分析 (4)2.2.3 案例分析 (4)2.2.4 数据挖掘 (4)2.3 风险识别技术 (4)2.3.1 神经网络 (4)2.3.2 支持向量机 (5)2.3.3 决策树 (5)2.3.4 聚类分析 (5)2.3.5 时间序列分析 (5)第三章数据采集与处理 (5)3.1 数据采集范围 (5)3.2 数据处理流程 (6)3.3 数据质量控制 (6)第四章风险评估模型构建 (6)4.1 风险评估方法选择 (6)4.2 风险评估模型设计 (7)4.2.1 数据预处理 (7)4.2.2 模型构建 (7)4.3 模型验证与优化 (7)4.3.1 模型验证 (8)4.3.2 模型优化 (8)第五章风险预警与防控策略 (8)5.1 预警指标体系构建 (8)5.2 预警阈值设定 (9)5.3 防控策略制定 (9)第六章系统架构设计 (10)6.1 系统架构总体设计 (10)6.2 关键技术模块设计 (10)6.3 系统安全性设计 (11)第七章系统功能模块开发 (11)7.1 数据采集模块 (11)7.2 数据处理模块 (11)7.3 风险评估模块 (12)第八章系统集成与测试 (12)8.1 系统集成策略 (12)8.2 系统测试方法 (13)8.3 测试结果分析 (13)第九章系统运维与维护 (14)9.1 系统运维策略 (14)9.2 系统维护方法 (14)9.3 系统升级与优化 (15)第十章项目实施与风险管理 (15)10.1 项目实施计划 (15)10.1.1 项目组织结构 (15)10.1.2 项目进度安排 (16)10.1.3 项目实施步骤 (16)10.2 风险管理策略 (16)10.2.1 风险识别 (16)10.2.2 风险评估 (16)10.2.3 风险应对 (16)10.3 项目评估与总结 (17)10.3.1 项目评估指标 (17)10.3.2 项目总结 (17)第一章风险预警与防控系统概述1.1 系统开发背景金融行业的快速发展,金融风险日益凸显,对金融市场的稳定和金融体系的健康发展构成严重威胁。
第四章-环境分析与理性决策——管理学(马工程)

二、环境分析的常用方法
(二)具体环境分析方法——波特五力模型
潜在进入者,是指从进入障碍的角度来进行潜在竞争者分析
进入障碍:行业外部的企业进入这一领域时必须付出的,而行业内企业 无须再付出的一笔损失。
二、环境分析的常用方法
(二)具体环境分析方法——波特五力模型
替代产品,即识别替代威胁
短期看,一种产品的价格和性能都受到替代产品的限定;长期看,一种 产品或行业的兴起有可能导致另一种产品或行业的消失。
二、环境分析的常用方法
(二)具体环境分析方法——波特五力模型
买方和卖方议价实力,即分析买方和卖方掌控交易价格的能力
交易双方在交易过程中总希望争得对自己有利的价格,而价格的变化使 一方获得超额收益的同时,直接导致另一方的损失。
二、环境分析的常用方法
(二)具体环境分析方法——波特五力模型
行业竞争者,即对现有竞争对手的分析
“精英决策模型”:忽略公众对社会发展的影响,而把公共政策看成反 映精英们的价值和偏好,认为是他们决定了政策。
四、价值理性与工具理性的对立
理性在决策中究竟发挥何等程度 的作用?
目的 理性
价值
工具
理性
理性
情感 理性
价值 理性
第三节 决策方法
一、决策背景研究方法
(一)决策背景的性质分析 决策背景具有不稳定性,并对决策工作产生复杂的影响,给决策者认知
二、活动方案生成与评价方法
(一)活动方案生成方法
3. 德尔菲法 德尔菲法依靠专家背靠背地发表意见,各抒己见,管理小组对专家们的意 见进行统计处理和信息反馈,经过几轮循环,使分散的意见逐步统一,最后达 到较高的预测精度。该法的不足之处是时间较长,费用较高。
数据挖掘导论第四章

Apply Model
Deduction
数据挖掘导论
Model Decision Tree
18
决策树归纳
Many Algorithms: Hunt’s Algorithm (one of the earliest) CART ID3, C4.5 SLIQ, SPRINT
2021年5月19日星期三
数据挖掘导论
6
4.3 决策树归纳
2021年5月19日星期三
数据挖掘导论
8
决策树: 例子
T id R e fu n d M a rita l T a x a b le S ta tu s In c o m e C h e a t
1 Yes
S in g le 1 2 5 K
2021年5月19日星期三
数据挖掘导论
10
决策树分类任务: 应用模型
Tid 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
Attrib1 Attrib2
Yes
Large
No
Medium
No
Small
Yes
Medium
No
Large
No
Medium
Yes
Large
No
Small
No
Medium
No
Small
No
Married 80K
?
10
Assign Cheat to “No”
2021年5月19日星期三
数据挖掘导论
17
决策树分类任务:学习模型
Tid 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
Attrib1 Attrib2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2.统计方法:知识表示是判别函数和原型事例 贝叶斯法 非参数法(近邻学习或基于事例的学习)
3.神经网络方法: BP算法,模型表示是前向反馈神经网络模型 4.粗糙集(rough set)知识表示是产生式规则
一个决策树的例子
Tid Refund Marital Status 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Refund Yes NO No MarSt Single, Divorced Married NO > 80K
10
TaxInc
< 80K NO
YES
应用决策树进行分类
测试数据
Refund Marital Status No Married Taxable Income Cheat 80K ?
Refund Yes NO No MarSt Single, Divorced Married NO > 80K
Apply Model
Tid 11 12 13 14 15
10
Attrib1 No Yes Yes No No
Attrib2 Small Medium Large Small Large
Attrib3 55K 80K 110K 95K 67K
Class ? ? ? ? ?
Decision Tree
Deduction
Test Set
一个决策树的例子
Tid Refund Marital Status 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
Taxable Income Cheat 125K 100K 70K 120K No No No No Yes No No Yes No Yes
Splitting Attributes
10
Taxable Income Cheat 125K 100K 70K 120K No No No No Yes No No Yes No Yes
Splitting Attributes
Yes No No Yes No No Yes No No No
Single Married Single Married
Married
NO
应用决策树进行分类
测试数据
Refund Marital Status No Married Taxable Income Cheat 80K ?
Refund Yes NO No MarSt Single, Divorced TaxInc < 80K NO > 80K YES
10
Married
数据挖掘 分类:基本概念、决策树与模型评价
第4章 分类:基本概念、决策树与模型评价
分类的是利用一个分类函数(分类模型 、分类器),该模型能把数据库中的数据影射 到给定类别中的一个。
分类
Tid 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
Attrib1 Yes No No Yes No No Yes No No No
模型: 决策树
决策树的另一个例子
MarSt
Tid Refund Marital Status 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
Taxable Income Cheat 125K 100K 70K 120K No No No No Yes No No Yes No Yes
Married NO Yes NO
10
TaxInc
< 80K NO
YES
应用决策树进行分类
测试数据
Refund Marital Status No Married Taxable Income Cheat 80K ?
Refund Yes NO No MarSt Single, Divorced TaxInc < 80K NO > 80K YES
Learning algorithm Induction
Learn Model
Model
Training Set
Tid 11 12 13 14 15
10
Attrib1 No Yes Yes No No
Attrib2 Small Medium Large Small Large
Attrib3 55K 80K 110K 95K 67K
Attrib3 125K 100K 70K 120K 95K 60K 220K 85K 75K 90K
Class No No No No Yes No No Yes No Yes
Tree Induction algorithm Induction
Learn Model
Model
Training Set
Refund Yes NO No MarSt Single, Divorced TaxInc < 80K NO > 80K YES Married NO
Divorced 95K Married 60K
Divorced 220K Single Married Single 85K 75K 90K
训练数据
– 首先评估模型的预测准确率
对每个测试样本,将已知的类标号和该样本的学习模型类
预测比较
模型在给定测试集上的准确率是正确被模型分类的测试样
本的百分比
测试集要独立于训练样本集,否则会出现“过分适应数据
”的情况如果准确性能被接源自,则分类规则就可用来对新 数据进行分类
有监督的学习 VS. 无监督的学习
Divorced 220K Single Married Single 85K 75K 90K
训练数据
模型: 决策树
应用决策树进行分类
测试数据 Start from the root of tree.
Refund Marital Status No Married Taxable Income Cheat 80K ?
NO
应用决策树进行分类
测试数据
Refund Marital Status No Married Taxable Income Cheat 80K ?
Refund Yes NO No MarSt Single, Divorced TaxInc < 80K NO > 80K YES
10
Married
NO
用决策树归纳分类
什么是决策树? – 类似于流程图的树结构 – 每个内部节点表示在一个属性上的测试 – 每个分枝代表一个测试输出 – 每个树叶节点代表类或类分布 决策树的生成由两个阶段组成 – 决策树构建
开始时,所有的训练样本都在根节点 递归的通过选定的属性,来划分样本
(必须是离散值)
– 树剪枝
Assign Cheat to “No”
决策树分类
Tid 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
Attrib1 Yes No No Yes No No Yes No No No
Attrib2 Large Medium Small Medium Large Medium Large Small Medium Small
Yes No No Yes No No Yes No No No
Single Married Single Married
Refund Yes NO No MarSt Single, Divorced TaxInc < 80K NO > 80K YES Married NO
Divorced 95K Married 60K
Class ? ? ? ? ?
Apply Model
Deduction
Test Set
训练集:数据库中为建立模型而被分析的数
据元组形成训练集。
训练集中的单个元组称为训练样本,每个训
练样本有一个类别标记。
一个具体样本的形式可为:(
v1, v2, ...,
vn; c );其中vi表示属性值,c表示类别。
Attrib3 125K 100K 70K 120K 95K 60K 220K 85K 75K 90K
Class No No No No Yes No No Yes No Yes
Tree Induction algorithm Induction
Learn Model
Model
Training Set
Tid Refund Marital Status 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
Taxable Income Cheat 125K 100K 70K 120K No No No No Yes No No Yes No Yes
Yes No No Yes No No Yes No No No
Apply Model
Tid 11 12 13 14 15
10
Attrib1 No Yes Yes No No
Attrib2 Small Medium Large Small Large
Attrib3 55K 80K 110K 95K 67K
Class ? ? ? ? ?
Decision Tree
Deduction
许多分枝反映的是训练数据中的噪声和孤立点,树剪枝
试图检测和剪去这种分枝
决策树的使用:对未知样本进行分类 – 通过将样本的属性值与决策树相比较
决策树分类任务
Tid 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
Attrib1 Yes No No Yes No No Yes No No No
Attrib2 Large Medium Small Medium Large Medium Large Small Medium Small