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The learning process of Decision Tree Model｜决策树模型学习过程

news 2025/9/10 6:48:08

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一、决策树模型：分类示例

这幅图片展示了一个决策树模型，用于区分动物是否为猫。在这个例子中，决策树使用耳朵形状、面部形状和胡须的存在与否来确定一个动物是否是猫。

以下是决策树的详细解释：

根节点（Root Node）：
- 决策树的顶部是根节点，这里表示的是“耳朵形状”（Ear shape）。
第一层分支（First Level of Branches）：
- 从根节点出发，有两个分支：
  - 如果耳朵是“尖的”（Pointy），则进入左侧的分支。
  - 如果耳朵是“垂的”（Floppy），则进入右侧的分支。
第二层节点（Second Level Nodes）：
- 左侧分支指向“面部形状”（Face shape）：
  - 如果面部形状是“圆的”（Round），则该动物是猫。
  - 如果面部形状不是圆的，则该动物不是猫。
- 右侧分支指向“胡须”（Whiskers）：
  - 如果胡须“存在”（Present），则该动物是猫。
  - 如果胡须“不存在”（Absent），则该动物不是猫。
叶节点（Leaf Nodes）：
- 决策树的底部是叶节点，表示最终的分类结果：
  - 左侧有两个叶节点，分别表示“猫”（Cat）和“不是猫”（Not cat）。
  - 右侧也有两个叶节点，同样表示“猫”（Cat）和“不是猫”（Not cat）。
示例动物：
- 图片底部展示了一些动物的图标，这些图标用来说明决策树的分类结果：
  - 左侧的图标是猫，它们符合“尖耳朵”和“圆脸”的条件。
  - 右侧的图标不是猫，它们可能是其他动物，如狗或狼，它们不符合猫的特征。

这个决策树模型通过简单的特征（耳朵形状、面部形状和胡须）来进行分类，展示了决策树如何通过一系列的决策规则来预测结果。

决策树学习过程中的另一个关键决策是何时停止对节点进行分割。这是为了避免过拟合，即模型在训练数据上表现很好，但在新数据上表现不佳。
图片列出了四个停止分割的条件：
1. 当一个节点是100%一个类别时，这个节点是纯净的，不需要进一步分割。
2. 当分割一个节点会导致树超过最大深度时，停止分割以防止树变得过于复杂。
3. 当纯度分数的改进低于一个阈值时，停止分割，因为进一步分割带来的改进很小。
4. 当节点中的样本数量低于一个阈值时，停止分割，因为样本太少可能导致过拟合。
图片右侧展示了一个简化的决策树示例，说明了如何根据面部形状进行分割。这个示例展示了如何根据停止条件来决定是否继续分割节点。