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Python实现决策树（Decision Tree）算法

news 来源：原创 2025/6/18 15:31:51

在 Python 中实现一个决策树算法，可以使用 sklearn 库中的 DecisionTreeClassifier 类。这个类实现了分类任务中的决策树算法。下面是一个简单的例子，展示如何使用 DecisionTreeClassifier 来训练决策树并进行预测。

1. 安装 `scikit-learn`

如果你还没有安装 scikit-learn，可以使用以下命令来安装它：

pip install scikit-learn

2. 示例代码

下面的代码展示了如何使用决策树算法来进行分类任务：

# 导入必要的库
from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier
from sklearn.metrics import accuracy_score
from sklearn.tree import export_text

# 加载鸢尾花数据集
iris = load_iris()
X = iris.data  # 特征数据
y = iris.target  # 标签数据

# 切分数据集，70%训练，30%测试
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=42)

# 创建决策树分类器
clf = DecisionTreeClassifier(random_state=42)

# 训练决策树模型
clf.fit(X_train, y_train)

# 在测试集上做预测
y_pred = clf.predict(X_test)

# 打印预测准确度
accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
print(f'Accuracy: {accuracy:.4f}')

# 打印决策树的结构
tree_rules = export_text(clf, feature_names=iris['feature_names'])
print("Decision Tree Rules:\n", tree_rules)

3. 代码解释

数据加载: 这里使用的是鸢尾花（Iris）数据集，load_iris() 用来加载数据集，它包含了四个特征和三个类别。
数据切分: 使用 train_test_split() 方法将数据集切分成训练集和测试集，70% 用于训练，30% 用于测试。
决策树模型训练: 使用 DecisionTreeClassifier 来创建一个决策树模型，并通过 .fit() 方法在训练数据上训练模型。
预测与评估: 使用 .predict() 对测试集进行预测，并用 accuracy_score 来评估模型的准确度。
可视化决策树规则: 使用 export_text() 打印出模型的决策树规则，这些规则展示了如何根据特征来做分类。

4. 可视化决策树（可选）

为了更好地理解决策树，你还可以可视化树形结构。可以使用 plot_tree 方法来可视化：

from sklearn.tree import plot_tree
import matplotlib.pyplot as plt

# 可视化决策树
plt.figure(figsize=(12, 8))
plot_tree(clf, feature_names=iris['feature_names'], class_names=iris['target_names'], filled=True)
plt.show()

这个图形会展示每个节点的决策条件，以及分类的结果。