随机森林（Random Forest）(RF)_随机森林介绍

一.简介与原理

随机森林就是多棵决策树在一起组成的森林，就是多个决策树执行民主决策的过程

随机森林算法的优点：

• 对于很多种资料，可以产生高准确度的分类器
• 可以处理大量的输入变量
• 可以在决定类别时，评估变量的重要性
• 在建造森林时，可以在内部对于一般化后的误差产生不偏差的估计
• 包含一个好方法可以估计丢失的资料，并且如果有很大一部分的资料丢失，仍可以维持准确度
• 对于不平衡的分类资料集来说，可以平衡误差
• 可被延伸应用在未标记的资料上，这类资料通常是使用非监督式聚类，也可侦测偏离者和观看资料
• 学习过程很快速

随机森林算法的缺点：

• 牺牲了决策树的可解释性
• 在某些噪音较大的分类或回归问题上会过拟合
• 在多个分类变量的问题中，随机森林可能无法提高基学习器的准确性
   

二.程序

1.导入随机森林模型

随机森林分类模型： 

from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier 

随机森林回归模型： 

from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor

2.划分数据集用到的函数：

train_test_split（）

3.iris

datasets.load_iris()是sklearn中内置的鸾尾花数据集

4.注释

iris = datasets.load_iris()                              #datasets.load_iris()是sklearn中内置的鸾尾花数据集
#print(iris)
X = iris.data[:, [2, 3]]                                 #表示从鸢尾花数据集中选取所有行、第三列第四列的数据。[2:3]才不包括3，是左闭右开.  [2,3]是第三列和第四列，是闭区间
y = iris.target

5.代码

随机森林回归模型：

 随机森林回归模型（RandomForestRegressor）的常用参数：

• n_estimators：森林中树的数量，默认为100。增加树的数量可以提高模型的性能，但也会增加计算成本。
• criterion：衡量分割质量的评价准则，默认为'mse'（均方误差）。其他可选的评价准则包括'mae'（平均绝对误差）和'mse'（均方误差）。
• max_depth：树的最大深度，默认为None。如果不指定深度，树会一直生长直到所有叶节点都是纯净的或者包含的样本数小于min_samples_split。
• min_samples_split：分割内部节点所需的最小样本数，默认为2。如果某个内部节点的样本数小于该值，则不会再进行分割。
• min_samples_leaf：叶节点所需的最小样本数，默认为1。如果某个叶节点的样本数小于该值，则该叶节点会被剪枝。
• max_features：寻找最佳分割时考虑的特征数，默认为'auto'（即sqrt(n_features)）。可以是整数（考虑固定数量的特征）或浮点数（考虑固定比例的特征）。
• random_state：随机种子，用于控制随机性。

# 导入必要的库和数据集：
 
from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.metrics import mean_squared_error
from sklearn.datasets import load_iris
 
# 导入数据集
#x, y = load_data()  # 加载自己的数据集
iris = load_iris()
x = iris.data
y = iris.target
 
# 划分训练集和测试集
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(x, y, test_size=0.2, random_state=42)
 
# 创建随机森林回归模型并进行训练：
 
# 创建随机森林回归模型
rf_regressor = RandomForestRegressor(n_estimators=100, random_state=42)
 
# 训练模型
rf_regressor.fit(x_train, y_train)
 
# 进行预测并评估模型：
 
# 进行预测
y_pred = rf_regressor.predict(x_test)
print(y_pred)
 
# 计算均方误差（Mean Squared Error）
mse = mean_squared_error(y_test, y_pred)
print(mse)
 
#计算得分
score=rf_regressor.score(x_test,y_test)
print(score)

随机森林分类模型：

• n_estimators：指定森林中决策树的数量，默认值为100。增加n_estimators可以提高模型的性能，但会增加训练时间。
• criterion：用于衡量特征选择质量的度量标准。常见的取值有"gini"和"entropy"。默认值为"gini"，表示使用基尼系数作为度量标准。
• max_depth：决策树的最大深度。默认值为None，表示不限制决策树的深度。增加max_depth可以增加模型的复杂度，但也容易导致过拟合。
• min_samples_split：拆分内部节点所需的最小样本数。默认值为2。如果某个内部节点的样本数小于min_samples_split，则不会再继续拆分。
• min_samples_leaf：叶节点上所需的最小样本数。默认值为1。如果某个叶节点的样本数小于min_samples_leaf，则该叶节点会被剪枝。
• max_features：寻找最佳分割时考虑的特征数量。可以是整数、浮点数或字符串。默认值为"auto"，表示考虑所有特征。还可以取"sqrt"、"log2"等值

from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier
from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.metrics import accuracy_score
 
# 加载鸢尾花数据集
iris = load_iris()
x = iris.data
y = iris.target
 
# 划分训练集和测试集
x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(x, y, test_size=0.2, random_state=42)
 
# 训练随机森林模型
clf = RandomForestClassifier(n_estimators=100, random_state=42)   #n_estimators是森林中树的数量默认100，，random_state是随机数种子
clf.fit(x_train, y_train)
 
# 预测测试集
y_pred = clf.predict(x_test)
print(y_pred)
 
# 计算准确率
accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
print("Accuracy:", accuracy)