PRaCtice[1]
2024-10-08 19:34:03
ID-3学习 代码实现
该项目采用了业界领先的 TDD（TreeNewBee-Driven Development,吹牛逼导向开发模式） 方式。-Rrrrraulista
1. 样例数据集
样例数据集来自周老师《机器学习》上的“西瓜数据集2.0”
数据结构定义如下：
结构体类型定义//update
typedef struct SampleNode{
int SeqNum; //样例编号
bool Type; //样例类别（true 好瓜；false 非好瓜）
int Color; //色泽 （1 青绿； 2 乌黑； 3 浅白）
int Root; //根部 （1 蜷缩； 2 稍微蜷缩； 3 硬挺）
int Sounds; //敲击声音 （1 沉闷； 2 浊响； 3 清脆）
int Style; //纹理 （1 清晰； 2 稍微模糊； 3 模糊）
int Struct; //脐部特性 （1 凹陷； 2 稍凹； 3 平坦）
int Touch; //触感 （1 硬滑； 2 软粘；）
};
SampleNode sample[17]={
{ 1 , true , 1 , 1 , 2 , 1 , 1 , 1 },
{ 2 , true , 2 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 },
{ 3 , true , 2 , 1 , 2 , 1 , 1 , 1 },
{ 4 , true , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 },
{ 5 , true , 3 , 1 , 2 , 1 , 1 , 1 },
{ 6 , true , 1 , 2 , 2 , 1 , 2 , 2 },
{ 7 , true , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 },
{ 8 , true , 2 , 2 , 2 , 1 , 2 , 1 },
{ 9 , false , 2 , 2 , 1 , 2 , 2 , 1},
{ 10 , false , 1 , 3 , 3 , 1 , 3 , 2},
{ 11 , false , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 1},
{ 12 , false , 3 , 1 , 2 , 3 , 3 , 2},
{ 13 , false , 1 , 2 , 2 , 2 , 1 , 1},
{ 14 , false , 3 , 2 , 1 , 2 , 1 , 1},
{ 15 , false , 2 , 2 , 2 , 1 , 2 , 2},
{ 16 , false , 3 , 1 , 2 , 3 , 3 , 1},
{ 17 , false , 1 , 1 , 1 , 2 , 2 , 1},
};
二维数组实现方法
int data[17][7]{//整数类型西瓜数据集二维数组（类别，色泽，根部，声音，纹路，脐部，触感）
{1 , 1 , 1 , 2 , 1 , 1 , 1},
{1 , 2 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1},
{1 , 2 , 1 , 2 , 1 , 1 , 1},
{1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1},
{1 , 3 , 1 , 2 , 1 , 1 , 1},
{1 , 1 , 2 , 2 , 1 , 2 , 2},
{1 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2},
{1 , 2 , 2 , 2 , 1 , 2 , 1},
{0 , 2 , 2 , 1 , 2 , 2 , 1},
{0 , 1 , 3 , 3 , 1 , 3 , 2},
{0 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 1},
{0 , 3 , 1 , 2 , 3 , 3 , 2},
{0 , 1 , 2 , 2 , 2 , 1 , 1},
{0 , 3 , 2 , 1 , 2 , 1 , 1},
{0 , 2 , 2 , 2 , 1 , 2 , 2},
{0 , 3 , 1 , 2 , 3 , 3 , 1},
{0 , 1 , 1 , 1 , 2 , 2 , 1},
};
2.信息熵的计算
在二维数组构成的数据集上，先写出对于样本类别的信息熵地计算的基础上，逐步修改，使其具备复用性。
double Entropy(int data[17][7]); //Declaration of the function
double Entropy(int data[17][7]){ //to calculate the entropy of dataset
int trueNum=0;
for(int i=0;i<17;i++){ //count the number of TRUE numbers, which means 好瓜
if(data[i][0]==1){
trueNum++;
}else{
continue;
}
}
int falseNum=17-trueNum; // Total - true.num = false.num
double p1=trueNum/17.0;
double p2=falseNum/17.0;
if(p1!=0){ //define that 0*log_2(0) = 0
p1=-1*(p1*(log(p1)/log(2)));
}
if(p2!=0){
p2=-1*(p2*(log(p2)/log(2)));
}
double Ent=p1+p2;
return Ent;
}
//main（）：double ent=Entropy(data);
可以看到，该段代码成功计算了总体数据集的信息熵约为 0.998（与书上数值相同），但是该段代码默认了数据集长度为17，无法应用于子集合计算，同时传递的参数固定（二维数组），如果不解决该问题，则声明函数无意义，于是下面着手修改，使该函数更加具备复用性。
- 首先为了方便计算数组长度，人为加入数组下界，最后一行所有元素赋值为“-1”
{-1 ,-1 ,-1 ,-1 ,-1 ,-1 ,-1},
- 这样做能简化程序。
而在此基础上使用如下代码
int SetLength=0;
for(int i=0;num[i][0]!=-1;i++){
SetLength++;
}
可以实现在函数内计算二维数组的行数，提高了数组的复用性能。
//通过这个函数可以计算出数据集种某个属性具有多少种可能取值
int TypeNum(int set[][7],int att){
int SetLength=0; //计算出二维数组行数
for(int i=0;set[i][0]!=-1;i++){
SetLength++;
}
printf("\ntesta=%d",SetLength); //测试用
for(int i=0;i<SetLength;i++){
for(int j=i+1;j<SetLength;j++){
if(set[i][att]==set[j][att]){
SetLength--;
break;
}
}
}
printf("\ntestb=%d",SetLength); //测试用testb
return SetLength;
}
//修改后的信息熵计算函数如下所示
double Entropy(int num[][7]){//计算数据关于的类别的信息熵
int trueNum=0;
int SetLength=0; //计算出了二维数组的行数
for(int i=0;num[i][0]!=-1;i++){
SetLength++;
}
for(int i=0;i<SetLength;i++){
if(num[i][0]==1){
trueNum++;
}else{
continue;
}
}
int falseNum=SetLength-trueNum;
double p1=(double)trueNum/SetLength;
double p2=(double)falseNum/SetLength;
if(p1!=0){
p1=-(p1*(log(p1)/log(2)));
}
if(p2!=0){
p2=-(p2*(log(p2)/log(2)));
}
double Ent=p1+p2;
return Ent;
}
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