cart分类和回归树算法
CART算法--分类和回归树算法
CART算法--分类和回归树算法
CART(Classification And Regression Tree)算法采用一种二分递归分割的技术，将当前的样本集分为两个子样本集，使得生成的决策树的每个非叶子节点都有两个分支。
因此，CART算法生成的决策树是结构简洁的二叉树。
以下是算法描述：其中T代表当前样本集，当前候选属性集用T_attributelist表示。
（1）创建根节点N
（2）为N分配类别
（3）if T都属于同一类别or T中只剩下一个样本则返回N为叶节点，为其分配属性
（4）for each T_attributelist中属性执行该属性上的一个划分，计算此划分的GINI系数
（5）N的测试属性test_attribute=T_attributelist中最小GINI 系数的属性
（6）划分T得到T1 T2子集
（7）对于T1重复（1）-（6）
（8）对于T2重复（1）-（6）
CART算法考虑到每个节点都有成为叶子节点的可能，对每个节点都分配类别。
分配类别的方法可以用当前节点中出现最多的类别，也可以参考当前节点的分类错误或者其他更复杂的方法。
CART算法仍然使用后剪枝。
在树的生成过程中，多展开一层就会有多一些的信息被发现，CART算法运行到不能再长出分支位置，从而得到一棵最大的决策树。
然后对这棵大树进行剪枝。
决策树之CART算法(回归树分类树)
决策树之CART算法（回归树分类树）
**CART算法（Classification and Regression Trees）**是一种运
用在分类和回归问题中的决策树学习算法，它的本质是一种机器学习算法，主要用于对数据进行分类和回归。
它由美国统计学家 Breiman等人在
1984年提出。
CART算法可以将复杂的数据集简单地划分成多个部分，其本质是一
种贪心算法，可以让学习者从实例中学习决策树，用于解决复杂的分类或
回归问题。
该算法通过构建最优二叉树来实现特征选择，从而使得分类的
准确性最大化。
###CART算法的原理
CART算法是一种有监督学习的算法，可以将训练数据或其他更复杂
的信息表示为一棵二叉树。
通过采用不断划分训练集的方式，将数据集划
分成越来越小的子集，使数据更容易分类。
基本原理如下：
1.首先从根结点开始，从训练集中选择一个最优特征，使用该特征将
训练集分割成不同的子集。
2.递归地从每个子结点出发，按照CART算法，每次选择最优特征将
其分割成不同的子结点。
3.当到达叶子结点时，从所有的叶子结点中选出一个最优的结点，比
如分类误差最小的结点，作为最终的结果。
###CART算法的执行流程
CART算法的执行流程如下：
1.首先，从训练集中获取每个特征的可能取值。
经典算法CART
经典算法CARTCART（Classification And Regression Trees）是一种经典的算法，用于建立分类和回归树模型。
它是由Leo Breiman在1984年首次提出的，目前被广泛应用于数据挖掘和机器学习领域。
CART算法基于决策树的思想，可以将输入数据集分割成多个小的子集，每个子集代表一个决策树节点。
通过对特征的选择和分割，可以使得每个子集的纯度更高，即同一类别的样本更多。
最终，CART算法会生成一棵满足纯度要求的决策树模型。
CART算法的主要步骤如下：1. 特征选择：CART算法使用其中一种准则来选择最佳的特征。
常用的准则包括基尼指数（Gini index）和信息增益（information gain）。
基尼指数衡量了数据集的不纯度，而信息增益衡量了特征对数据集纯度的贡献程度。
选择具有最大基尼指数或信息增益的特征作为当前节点的划分特征。
2.划分数据集：根据划分特征的取值将数据集分成多个子集。
对于离散特征，每个取值对应一个子集；对于连续特征，可以选择一个划分点将数据集分成两个子集。
3.递归建立子树：对每个子集，重复步骤1和步骤2，递归地建立子树。
直到达到停止条件，例如达到最大深度或纯度要求。
4.剪枝处理：为了避免过拟合，CART算法会对生成的决策树进行剪枝处理。
根据其中一种评估准则，剪去部分子树或合并子树。
CART算法具有一些优点，使得它成为一种经典的算法。
首先，CART算法可以处理离散特征和连续特征，非常灵活。
其次，CART算法生成的决策树易于理解和解释，可以用于预测和决策解释。
此外，CART算法还能处理多分类和回归问题。
然而，CART算法也存在一些限制。
首先，CART算法只能生成二叉树，即每个节点只有两个分支。
这可能会导致决策树过于复杂，需要更多的分支来表示复杂的决策边界。
其次，CART算法在处理高维数据和数据不平衡的情况下可能会遇到困难，需要进行特殊处理。
总结起来，CART算法是一种经典的算法，用于建立分类和回归树模型。
分类和回归树算法
分类和回归树算法分类和回归树（CART）是一种常用的决策树算法，用于解决分类和回归问题。
它可以根据给定的特征将数据集划分为不同的区域，并在每个区域内预测目标变量的取值。
在本文中，我将详细介绍CART算法的原理、构建过程和优缺点。
一、CART算法原理CART算法是一种基于特征划分的贪心算法，它通过递归地划分数据集来构建决策树。
算法的核心思想是选择一个最优特征和最优切分点，使得划分后的子集尽可能纯净。
具体来说，CART算法构建决策树的过程如下：1.选择最优特征和最优切分点：遍历所有特征和所有可能的切分点，计算每个切分点的基尼指数（用于分类）或均方差（用于回归），选择使得切分后子集纯度最大或方差最小的特征和切分点。
2.划分数据集：将数据集根据选定特征和切分点划分为两个子集，一个子集包含特征值小于等于切分点的样本，另一个子集包含特征值大于切分点的样本。
3.递归构建子树：对于每个子集，重复上述步骤，直到满足停止条件。
停止条件可以是：达到最大深度、子集中样本数量小于一些阈值、子集中样本类别完全相同等。
4.构建决策树：重复上述步骤，不断构建子树，将所有子树连接起来形成一棵完整的决策树。
5.剪枝：在构建完整的决策树后，通过剪枝来减小过拟合。
剪枝是通过判断在进行划分后树的整体性能是否有所提升，如果没有提升，则将该子树转化为叶节点。
二、CART算法构建过程下面以分类问题为例，详细描述CART算法的构建过程。
1. 输入：训练集D = {(x1, y1), (x2, y2), ..., (xn, yn)}，特征集A = {a1, a2, ..., am}。
2.输出：决策树T。
3.若D中所有样本都属于同一类别C，则将T设为单节点树，并标记为C类，返回T。
4.若A为空集，即无法再选择特征进行划分，则将T设为单节点树，并将D中样本数量最多的类别标记为C类，返回T。
5. 选择最优特征a*和最优切分点v*：遍历特征集A中的每个特征ai和每个可能的切分点vi，计算切分后子集的基尼指数或均方差，选择使得基尼指数或均方差最小的特征和切分点a*和v*。
CART分类与回归树方法介绍
1.软件下载与安装
1.软件下载与安装
该软件可从官方网站下载并安装。下载安装过程十分简单，只需根据提示完 成即可。
2.界面介绍
2.界面介绍
该软件采用图形用户界面（GUI），界面简洁明了，操作方便易用。主界面包 括菜单栏、工具栏、数据区和结果区等部分。
3.数据导入与清洗
3.数据导入与清洗
（1）点击菜单栏中的“文件”->“打开”，选择实验数据文件导入。支持多 种文件格式，如CSV、Excel等。
谢谢观看
CART分类
3、递归分割：将生成的两个子节点分别递归执行步骤1和2，直到满足停止条 件，生成最终的决策树。
CART分类
4、决策规则生成：根据生成的决策树，生成相应的决策规则，用于对新数据 进行分类。
回归树方法
回归树方法
回归树方法是CART方法的一种变种，主要用于预测连续型目标变量。回归树 通过构建决策树，实现对目标变量的预测。回归树方法的具体步骤如下：
5.结果输出与保存
5.结果输出与保存
（1）结果展示：在结果区展示拟合的回归模型参数、相关系数等结果。 （2）保存结果：点击“文件”->“保存”，将计算结果保存到本地电脑或云 端存储设备。
三、案例分析
三、案例分析
为了更好地说明毒力回归计算方法的应用和软件使用的效果，我们结合一个 实际案例进行阐述。某研究团队在研究某种生物毒素对水生生物的毒害作用时， 通过实验观测获得了毒素浓度与水生生物死亡率的数据。利用毒力回归计算软件， 我们对该数据进行毒力回归计算，并建立相应的回归模型。
案例分析
1、数据预处理：首先对用户购买行为的数据进行清洗和处理，包括去除异常 值、填补缺失值等。
案例分析
2、特征提取：然后对数据进行分析，选择出与购买行为相关的特征，如年龄、 性别、购买频率、购买金额等。
大数据经典算法CART讲解
大数据经典算法CART讲解CART（分类与回归树）是一种经典的机器学习算法，用于解决分类和回归问题。
它是由Leo Breiman等人在1984年提出的，是决策树算法的一种改进和扩展。
CART算法的核心思想是通过将输入空间划分为多个区域来构建一棵二叉树，每个区域用于表示一个决策规则。
CART算法的整个过程可以分为两个部分：生成和剪枝。
在生成阶段，CART算法通过递归地将数据集切分为两个子集，直到满足一些停止条件。
在剪枝阶段，CART算法通过剪枝策略对生成的树进行剪枝，以防止过拟合。
生成阶段中，CART算法的切分准则是基于Gini系数的。
Gini系数衡量了将数据集切分为两个子集后的不纯度，即数据集中样本不属于同一类别的程度。
CART算法通过选择Gini系数最小的切分点来进行切分，使得切分后的两个子集的纯度最高。
剪枝阶段中，CART算法通过损失函数来评估子树的贡献。
损失函数考虑了子树的拟合程度和子树的复杂度，以平衡模型的拟合能力和泛化能力。
剪枝阶段的目标是找到一个最优的剪枝点，使得剪枝后的子树的整体损失最小。
CART算法具有许多优点。
首先，CART算法可以处理多类别问题，不需要进行额外的转换。
其次，CART算法能够处理混合类型的数据，比如同时具有连续型和离散型特征的数据。
此外，CART算法能够处理缺失数据，并能够自动选择缺失数据的处理方法。
最后，CART算法生成的模型具有很好的可解释性，可以直观地理解决策过程。
然而，CART算法也存在一些不足之处。
首先，CART算法是一种贪心算法，通过局部最优来构建模型，不能保证全局最优。
其次，CART算法对输入特征的顺序敏感，不同的特征顺序可能会导致不同的模型结果。
此外，CART算法对噪声和异常值很敏感，可能会导致过拟合。
在实际应用中，CART算法广泛应用于分类和回归问题。
在分类问题中，CART算法可以用于构建决策树分类器，对样本进行分类预测。
在回归问题中，CART算法可以用于构建决策树回归器，根据输入特征预测输出值。
cart算法
cart算法
cart算法，全称Classification and Regression Trees，即分类与回归树算法，是一种基于决策树的机器学习算法。
cart算法可以用于分类问题和回归问题。
在分类问题中，cart算法根据特征值将数据集划分为多个子集，并通过选择一个最佳划分特征和划分阈值来构建决策树。
在回归问题中，cart算法根据特征值将数据集划分为多个子集，并通过选择一个最佳划分特征和划分阈值来构建回归树。
cart算法的核心思想是通过递归地选择最佳划分特征和划分阈值来构建决策树。
在每个节点上，通过计算基于当前特征和划分阈值的Gini指数（用于分类问题）或平方误差（用于回归问题）来评估划分的好坏，选择最小的Gini指数或平方误差对应的特征和划分阈值进行划分。
划分后的子集继续递归地进行划分，直到满足停止条件（如节点中的样本数小于预设阈值或达到最大深度为止），然后生成叶子节点并赋予相应的类别标签或回归值。
cart算法具有较好的拟合能力和可解释性，可以处理混合类型的特征和缺失值。
然而，cart算法容易过拟合，需要采取剪枝操作或加入正则化项来降低模型复杂度。
可以通过使用不同的评估标准和剪枝策略来改进cart算法，如基于信息增益、基尼系数、均方差等评估标准和预剪枝、后剪枝等剪枝
策略。
此外，也可以使用集成学习方法（如随机森林、梯度提升树）来进一步提高模型的性能。
cart分类树算法流程
cart分类树算法流程英文回答：The CART (Classification and Regression Trees) algorithm is a decision tree-based machine learning algorithm that is commonly used for classification tasks.It follows a recursive partitioning approach to split the data into smaller subsets based on the values of different features. The algorithm builds the classification tree by repeatedly finding the best split that maximizes the information gain or Gini impurity.The CART algorithm can be summarized in the following steps:1. Start with the entire dataset as the root node of the tree.2. For each feature, evaluate the possible split points and calculate the impurity measure (information gain orGini impurity) for each split.3. Select the feature and split point that results in the highest impurity reduction.4. Create two child nodes for the selected split point, one for the instances that satisfy the split condition and another for the instances that do not.5. Repeat steps 2-4 for each child node until a stopping criterion is met. This criterion could be a maximum tree depth, minimum number of instances in a leaf node, or any other user-defined condition.6. Assign a class label to each leaf node based on the majority class of the instances in that node.The resulting classification tree can be used to make predictions on new instances by traversing the tree from the root node to a leaf node based on the feature values of the instance. The class label assigned to the leaf node is then used as the predicted class for the instance.中文回答：CART（分类和回归树）算法是一种基于决策树的机器学习算法，通常用于分类任务。
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主讲人: 贾娜
摘
要
一递归划分自变量空间
二用验证数据进行剪枝 三总结 四遗留问题
分类与回归树 (Classification And RegressionTrees,CART) 是一种产生二叉决策树的技术. 分类树与回归树下面有两个重要的思想: 第一个:递归地划分自变量空间的想法; 第二个:用验证数据进行剪枝的想法.
一递归划分自变量空间
递归划分
用Y表示因变量(分类变量); 用X1,X2,…,XP表示自变量. 通过递归的方式把关于X的P维空间划分为 不重叠的矩形.
划分步骤: 首先: 一个自变量被选择,例如Xi和Xi的一个 值Si,若选择Si把P维空间分为两部分:一部 分包含的点都满足Xi<=Si;另一部分包含的 点满足Xi>Si. 其次: 再把上步中得到的两部分中的一个部 分,通过选择一个变量和该变量的划分值以 相似的方式再划分. 重复上述步骤,直至把整个X空间划分成的 每个小矩形都尽可能的是同构的.
例示递归划分的过程 例1（Johnson和Wichern） 乘式割草机制造商意欲发现一个把城市 中的家庭分成那些愿意购买乘式割草机和 不愿意购买的两类的方法。在这个城市的 家庭中随机抽取12个拥有者和12个非拥有 者的家庭作为样本。这些数据如表1所示。 这里的自变量是收入（X1）和草地面积 （X2）。类别变量Y有两个类别：拥有者 和非拥有者。表1
剪枝方法: 当我们从0增加α到某一值时，我们首 先会遇到一个情形，对一些树T1通过在决 策点剪掉子树得到的，和额外增加误分 （由于有更少的叶子）而导致的成本与导 致的惩罚成本的节约相平衡。我们剪掉在 这个节点的子树来修剪整个树，并重新设 计这个节点为叶节点。把这时的树称为T1。 我们现在对T1重复先前用于整个树的过程， 通过进一步增加α的值。持续这种方式，我 们产生一些连续的带有节点数目减少的树 直到只有一个节点的树。
CART如何选择划分点? 对于一个变量划分点是一对连续变量值的中点. 例如: X1可能划分点是{38.1,45.3,50.1…,109.5}; X2可能划分点是{14.4,15.4,16.2…23}. 这些划分点按照能减少杂质的多少来分级. 杂质度量方法:Gini指标. 矩形A的Gini不纯度可定义为: 其中K=1,2,…C,来表示类, Pk是观测点中属于类K的比例.
从这个序列的树中选择一个在验证数据集 上具有最小误分的树称为最小错误树。 让我们用Boston Housing数据来例示。下 面是当用训练数据在树的生长阶段的算法 时，XLMiner产生的输出。 表 训练记录
通过XLMiner在剪枝阶段产生的输出如下表 所示 表 剪枝记录 树的规模对性能的影响
四 遗留问题
先验概率和分类平衡 缺省值处理 动态特征架构 值敏感学习 概率树
最小错误树如下图9所示
从剪枝阶段XLMiner输出除了最小错误树以 外,还有一个最佳剪枝树. 最佳剪枝树:它是在剪枝序列中含有误差在 最小误差树的一个标准差之内最小的树. 最小误差率:
其中: Emin对最小误差树的错误率（作为 一部分），Nval是验证数据集的数目. 最小误差率是一个带有标准差的随机变量 的观测值.
树的前三次划分如图7
Hale Waihona Puke 整个树如下图8二用验证数据进行剪枝
CART过程中第二个关键的思想是用独立的验证 数据集对根据训练集生成的树进行剪枝.
CART剪枝目的:生成一个具有最小错误的树. 为什么要剪枝呢? 因为: 1 在树生成过程中可能存在不能提高 分类纯度的划分节点. 2 存在过拟合训练数据.
最佳剪枝树如下图10所示
三 总结
一. 直接把上面的错误率和其它只用训练数 据 来构建分类规则的分类过程进行对比是不 公平的。一个公平的比较是将训练数据 （TDother）进一步划分为训练（TDtree） 和测试数据（VDtree）。用TDtree构建的 分类树，用VDtree修剪这个树.
二. 在上面描述的基本的递归划分方案中通常 的变化是允许用不与坐标轴相垂直的直线 来划分x变量空间（对p=3的平面和p>3的 超平面）。这会导致当用线性分类函数进 行分类时，整个树有很少的特殊节点，使 得整个树很纯.
选择草地面积变量X2=19做第一次分割,由(X1,X2) 组成的空间被分成X2<=19和X2>19的两个矩形.
选择收入变量X1=84.75
我们能看到递归划分是如何精炼候选矩形,使之变得更 纯的算法过程.最后阶段的递归分析如图5所示
这个方法被称为分类树的原因是每次划分都可 以描述为把一个节点分成两个后续节点. 第一次分裂表示为树的根节点的分支,如图6
CART 剪枝方法 CART用”成本复杂性”标准来剪枝. CART用的成本复杂性标准是分类树的简单误分 (基于验证数据的) 加上一个对树的大小的惩罚因 素. 即成本复杂性标准为Err(T)+α|L(T)| 其中: Err(T)是验证数据被树误分部分; L(T)是树T的叶节点数; α是每个节点惩罚成本, α是一个从0向上 变动的数字.