Получить числовые ограничения из sklearn.tree [duplicate]

Вот функция, правила печати дерева решений scikit-learn под python 3 и смещения для условных блоков, чтобы сделать структуру более читаемой:

def print_decision_tree(tree, feature_names=None, offset_unit='    '):
    '''Plots textual representation of rules of a decision tree
    tree: scikit-learn representation of tree
    feature_names: list of feature names. They are set to f1,f2,f3,... if not specified
    offset_unit: a string of offset of the conditional block'''

    left      = tree.tree_.children_left
    right     = tree.tree_.children_right
    threshold = tree.tree_.threshold
    value = tree.tree_.value
    if feature_names is None:
        features  = ['f%d'%i for i in tree.tree_.feature]
    else:
        features  = [feature_names[i] for i in tree.tree_.feature]        

    def recurse(left, right, threshold, features, node, depth=0):
            offset = offset_unit*depth
            if (threshold[node] != -2):
                    print(offset+"if ( " + features[node] + " <= " + str(threshold[node]) + " ) {")
                    if left[node] != -1:
                            recurse (left, right, threshold, features,left[node],depth+1)
                    print(offset+"} else {")
                    if right[node] != -1:
                            recurse (left, right, threshold, features,right[node],depth+1)
                    print(offset+"}")
            else:
                    print(offset+"return " + str(value[node]))

    recurse(left, right, threshold, features, 0,0)

По-видимому, давно кто-то уже решил попытаться добавить следующую функцию в функции экспорта дерева дерева scikit (которая в основном поддерживает только export_graphviz)

def export_dict(tree, feature_names=None, max_depth=None) :
    """Export a decision tree in dict format.

Вот его полная фиксация:

https://github.com/scikit-learn/scikit-learn/blob/79bdc8f711d0af225ed6be9fdb708cea9f98a910/sklearn/tree/export.py

Не совсем уверен, что случилось с этим комментарием. Но вы также можете попытаться использовать эту функцию.

Я думаю, что это требует серьезного запроса документации хорошим людям scikit-learn, чтобы правильно документировать API sklearn.tree.Tree, который является базовой структурой дерева, которая DecisionTreeClassifier раскрывает его атрибут tree_.

Изменен код Zelazny7 для извлечения SQL из дерева решений.

# SQL from decision tree

def get_lineage(tree, feature_names):
     left      = tree.tree_.children_left
     right     = tree.tree_.children_right
     threshold = tree.tree_.threshold
     features  = [feature_names[i] for i in tree.tree_.feature]
     le='<='               
     g ='>'
     # get ids of child nodes
     idx = np.argwhere(left == -1)[:,0]     

     def recurse(left, right, child, lineage=None):          
          if lineage is None:
               lineage = [child]
          if child in left:
               parent = np.where(left == child)[0].item()
               split = 'l'
          else:
               parent = np.where(right == child)[0].item()
               split = 'r'
          lineage.append((parent, split, threshold[parent], features[parent]))
          if parent == 0:
               lineage.reverse()
               return lineage
          else:
               return recurse(left, right, parent, lineage)
     print 'case '
     for j,child in enumerate(idx):
        clause=' when '
        for node in recurse(left, right, child):
            if len(str(node))<3:
                continue
            i=node
            if i[1]=='l':  sign=le 
            else: sign=g
            clause=clause+i[3]+sign+str(i[2])+' and '
        clause=clause[:-4]+' then '+str(j)
        print clause
     print 'else 99 end as clusters'

Я изменил код, представленный Zelazny7 , чтобы напечатать некоторый псевдокод:

def get_code(tree, feature_names):
        left      = tree.tree_.children_left
        right     = tree.tree_.children_right
        threshold = tree.tree_.threshold
        features  = [feature_names[i] for i in tree.tree_.feature]
        value = tree.tree_.value

        def recurse(left, right, threshold, features, node):
                if (threshold[node] != -2):
                        print "if ( " + features[node] + " <= " + str(threshold[node]) + " ) {"
                        if left[node] != -1:
                                recurse (left, right, threshold, features,left[node])
                        print "} else {"
                        if right[node] != -1:
                                recurse (left, right, threshold, features,right[node])
                        print "}"
                else:
                        print "return " + str(value[node])

        recurse(left, right, threshold, features, 0)

, если вы вызываете get_code(dt, df.columns) в том же примере, который вы получите:

if ( col1 <= 0.5 ) {
return [[ 1.  0.]]
} else {
if ( col2 <= 4.5 ) {
return [[ 0.  1.]]
} else {
if ( col1 <= 2.5 ) {
return [[ 1.  0.]]
} else {
return [[ 0.  1.]]
}
}
}

Это основано на ответе @paulkernfeld. Если у вас есть фреймворк X с вашими функциями и целевым фреймворком y с вашими резонами, и вы хотите получить представление о том, какое значение y закончилось, в каком узле (а также муравье, чтобы построить его соответственно) вы можете сделать следующее:

    def tree_to_code(tree, feature_names):
        codelines = []
        codelines.append('def get_cat(X_tmp):\n')
        codelines.append('   catout = []\n')
        codelines.append('   for codelines in range(0,X_tmp.shape[0]):\n')
        codelines.append('      Xin = X_tmp.iloc[codelines]\n')
        tree_ = tree.tree_
        feature_name = [
            feature_names[i] if i != _tree.TREE_UNDEFINED else "undefined!"
            for i in tree_.feature
        ]
        #print "def tree({}):".format(", ".join(feature_names))

        def recurse(node, depth):
            indent = "      " * depth
            if tree_.feature[node] != _tree.TREE_UNDEFINED:
                name = feature_name[node]
                threshold = tree_.threshold[node]
                codelines.append ('{}if Xin["{}"] <= {}:\n'.format(indent, name, threshold))
                recurse(tree_.children_left[node], depth + 1)
                codelines.append( '{}else:  # if Xin["{}"] > {}\n'.format(indent, name, threshold))
                recurse(tree_.children_right[node], depth + 1)
            else:
                codelines.append( '{}mycat = {}\n'.format(indent, node))

        recurse(0, 1)
        codelines.append('      catout.append(mycat)\n')
        codelines.append('   return pd.DataFrame(catout,index=X_tmp.index,columns=["category"])\n')
        codelines.append('node_ids = get_cat(X)\n')
        return codelines
    mycode = tree_to_code(clf,X.columns.values)

    # now execute the function and obtain the dataframe with all nodes
    exec(''.join(mycode))
    node_ids = [int(x[0]) for x in node_ids.values]
    node_ids2 = pd.DataFrame(node_ids)

    print('make plot')
    import matplotlib.cm as cm
    colors = cm.rainbow(np.linspace(0, 1, 1+max( list(set(node_ids)))))
    #plt.figure(figsize=cm2inch(24, 21))
    for i in list(set(node_ids)):
        plt.plot(y[node_ids2.values==i],'o',color=colors[i], label=str(i))  
    mytitle = ['y colored by node']
    plt.title(mytitle ,fontsize=14)
    plt.xlabel('my xlabel')
    plt.ylabel(tagname)
    plt.xticks(rotation=70)       
    plt.legend(loc='upper center', bbox_to_anchor=(0.5, 1.00), shadow=True, ncol=9)
    plt.tight_layout()
    plt.show()
    plt.close 

не самая элегантная версия, но она выполняет эту работу ...

В 0.18.0 имеется новый метод DecisionTreeClassifier , decision_path. Разработчики предоставляют обширное (хорошо документированное) прохождение .

Первый раздел кода в пошаговом руководстве, который печатает древовидную структуру, кажется, в порядке. Тем не менее, я изменил код во втором разделе, чтобы опросить один образец. Мои изменения, обозначенные # <--

sample_id = 0
node_index = node_indicator.indices[node_indicator.indptr[sample_id]:
                                    node_indicator.indptr[sample_id + 1]]

print('Rules used to predict sample %s: ' % sample_id)
for node_id in node_index:

    if leave_id[sample_id] == node_id:  # <-- changed != to ==
        #continue # <-- comment out
        print("leaf node {} reached, no decision here".format(leave_id[sample_id])) # <--

    else: # < -- added else to iterate through decision nodes
        if (X_test[sample_id, feature[node_id]] <= threshold[node_id]):
            threshold_sign = "<="
        else:
            threshold_sign = ">"

        print("decision id node %s : (X[%s, %s] (= %s) %s %s)"
              % (node_id,
                 sample_id,
                 feature[node_id],
                 X_test[sample_id, feature[node_id]], # <-- changed i to sample_id
                 threshold_sign,
                 threshold[node_id]))

Rules used to predict sample 0: 
decision id node 0 : (X[0, 3] (= 2.4) > 0.800000011921)
decision id node 2 : (X[0, 2] (= 5.1) > 4.94999980927)
leaf node 4 reached, no decision here

Измените sample_id, чтобы увидеть пути решения для других образцов. Я не спрашивал разработчиков об этих изменениях, просто казался более интуитивным при работе с примером.

from StringIO import StringIO
out = StringIO()
out = tree.export_graphviz(clf, out_file=out)
print out.getvalue()

Вы можете увидеть дерево орграфа. Затем clf.tree_.feature и clf.tree_.value представляют собой массив функций разбиения узлов и массива значений узлов соответственно. Вы можете обратиться к более подробной информации из этого источника github .

Я прошел через это, но мне нужны были правила, которые должны быть записаны в этом формате

if A>0.4 then if B<0.2 then if C>0.8 then class='X' 

. Поэтому я адаптировал ответ @paulkernfeld (спасибо), который вы можете настроить в соответствии с вашими потребностями

def tree_to_code(tree, feature_names, Y):
    tree_ = tree.tree_
    feature_name = [
        feature_names[i] if i != _tree.TREE_UNDEFINED else "undefined!"
        for i in tree_.feature
    ]
    pathto=dict()

    global k
    k = 0
    def recurse(node, depth, parent):
        global k
        indent = "  " * depth

        if tree_.feature[node] != _tree.TREE_UNDEFINED:
            name = feature_name[node]
            threshold = tree_.threshold[node]
            s= "{} <= {} ".format( name, threshold, node )
            if node == 0:
                pathto[node]=s
            else:
                pathto[node]=pathto[parent]+' & ' +s

            recurse(tree_.children_left[node], depth + 1, node)
            s="{} > {}".format( name, threshold)
            if node == 0:
                pathto[node]=s
            else:
                pathto[node]=pathto[parent]+' & ' +s
            recurse(tree_.children_right[node], depth + 1, node)
        else:
            k=k+1
            print(k,')',pathto[parent], tree_.value[node])
    recurse(0, 1, 0)

Просто потому, что все были так полезны, я просто добавлю изменения в красивые решения Zelazny7 и Daniele. Это для python 2.7, с вкладками, чтобы сделать его более читаемым:

def get_code(tree, feature_names, tabdepth=0):
    left      = tree.tree_.children_left
    right     = tree.tree_.children_right
    threshold = tree.tree_.threshold
    features  = [feature_names[i] for i in tree.tree_.feature]
    value = tree.tree_.value

    def recurse(left, right, threshold, features, node, tabdepth=0):
            if (threshold[node] != -2):
                    print '\t' * tabdepth,
                    print "if ( " + features[node] + " <= " + str(threshold[node]) + " ) {"
                    if left[node] != -1:
                            recurse (left, right, threshold, features,left[node], tabdepth+1)
                    print '\t' * tabdepth,
                    print "} else {"
                    if right[node] != -1:
                            recurse (left, right, threshold, features,right[node], tabdepth+1)
                    print '\t' * tabdepth,
                    print "}"
            else:
                    print '\t' * tabdepth,
                    print "return " + str(value[node])

    recurse(left, right, threshold, features, 0)

Ниже приведен мой подход под anaconda python 2.7 плюс имя пакета «pydot-ng» для создания файла PDF с правилами принятия решений. Надеюсь, что это полезно.

from sklearn import tree

clf = tree.DecisionTreeClassifier(max_leaf_nodes=n)
clf_ = clf.fit(X, data_y)

feature_names = X.columns
class_name = clf_.classes_.astype(int).astype(str)

def output_pdf(clf_, name):
    from sklearn import tree
    from sklearn.externals.six import StringIO
    import pydot_ng as pydot
    dot_data = StringIO()
    tree.export_graphviz(clf_, out_file=dot_data,
                         feature_names=feature_names,
                         class_names=class_name,
                         filled=True, rounded=True,
                         special_characters=True,
                          node_ids=1,)
    graph = pydot.graph_from_dot_data(dot_data.getvalue())
    graph.write_pdf("%s.pdf"%name)

output_pdf(clf_, name='filename%s'%n)

здесь показана деревная графика

Я создал свою собственную функцию для извлечения правил из деревьев решений, созданных sklearn:

import pandas as pd
import numpy as np
from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier

# dummy data:
df = pd.DataFrame({'col1':[0,1,2,3],'col2':[3,4,5,6],'dv':[0,1,0,1]})

# create decision tree
dt = DecisionTreeClassifier(max_depth=5, min_samples_leaf=1)
dt.fit(df.ix[:,:2], df.dv)

Эта функция сначала начинается с узлов (идентифицированных -1 в дочерних массивах), а затем рекурсивно находит родителей. Я называю это «родословной» узла. Попутно я получаю значения, которые мне нужно создать, если / then / else логика SAS:

def get_lineage(tree, feature_names):
     left      = tree.tree_.children_left
     right     = tree.tree_.children_right
     threshold = tree.tree_.threshold
     features  = [feature_names[i] for i in tree.tree_.feature]

     # get ids of child nodes
     idx = np.argwhere(left == -1)[:,0]     

     def recurse(left, right, child, lineage=None):          
          if lineage is None:
               lineage = [child]
          if child in left:
               parent = np.where(left == child)[0].item()
               split = 'l'
          else:
               parent = np.where(right == child)[0].item()
               split = 'r'

          lineage.append((parent, split, threshold[parent], features[parent]))

          if parent == 0:
               lineage.reverse()
               return lineage
          else:
               return recurse(left, right, parent, lineage)

     for child in idx:
          for node in recurse(left, right, child):
               print node

Наборы кортежей ниже содержат все, что мне нужно для создания SAS, если / then / else. Мне не нравится использование блоков do в SAS, поэтому я создаю логику, описывающую весь путь узла. Единственное целое после кортежей - это идентификатор конечного узла в пути. Все предыдущие кортежи объединяются для создания этого узла.

In [1]: get_lineage(dt, df.columns)
(0, 'l', 0.5, 'col1')
1
(0, 'r', 0.5, 'col1')
(2, 'l', 4.5, 'col2')
3
(0, 'r', 0.5, 'col1')
(2, 'r', 4.5, 'col2')
(4, 'l', 2.5, 'col1')
5
(0, 'r', 0.5, 'col1')
(2, 'r', 4.5, 'col2')
(4, 'r', 2.5, 'col1')
6

[/g0]