農(nóng)業(yè)智能決策系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)2(編輯修改稿)
2025-07-14 15:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 建樹(shù)算法建樹(shù)算法的操作步驟如下：（1）對(duì)當(dāng)前例子集合，計(jì)算各屬性的互信息。（2）選擇互信息最大的屬性Ak。（3）把在Ak處取值相同的例子歸于同一子集，Ak取幾個(gè)值就得幾個(gè)子集。（4）對(duì)既含正例又含反例的子集，遞歸調(diào)用建樹(shù)算法。（5）若子集僅含正例或反例，對(duì)應(yīng)分支標(biāo)上P或N，返回調(diào)用處。對(duì)于氣候分類(lèi)問(wèn)題給出以下具體計(jì)算和操作說(shuō)明，以便理解建樹(shù)算法中關(guān)鍵操作的內(nèi)容和具體實(shí)現(xiàn)方法。（1）信息熵計(jì)算信息熵： 類(lèi)別ui出現(xiàn)概率：|S|表示例子集S的總數(shù)，|ui|表示類(lèi)別ui的例子數(shù)。對(duì)9個(gè)正例u1和5個(gè)反例u2有：P(u1)=9／14 P(u2)=5／14 H(U)=(9／14)log(14／9)+(5／14)log(14／5)=（2）條件熵計(jì)算條件熵：屬性A1取值vj時(shí)，類(lèi)別ui的條件概率：A1=天氣的取值：v1=晴，v2=多云，v3=雨在A1處取值“晴”的例子5個(gè)，取值“多云”的例子4個(gè)，取值“雨”的例子5個(gè)，故：P(v1)=5／14 P(v2)=4／14 P(v3)=5／14取值為晴的5個(gè)例子中有兩個(gè)正例、3個(gè)反例，故：P(u1／v1)=2／5，P(u2／v1)=3／5同理有： P(u1／v2)=4／4，P(u2／v2)=0P(u1／v3)==：2／5，P(u2／v3)=3／5H(U|V)=(5／14)((2／5)log(5／2)+(3／5)log(5／3))+(4／14)((4／4)log(4／4)+0)+(5／14)((2／5)log(5／2)+(3／5)log(5／3))=（3）互信息計(jì)算對(duì)A1=天氣，有：I(天氣)=H(U)一H(U|V)=—=類(lèi)似可得：I(氣溫)=I(濕度)=I(風(fēng))=（4）建決策樹(shù)的樹(shù)根和分支ID3算法將選擇互信息最大的屬性“天氣”作為樹(shù)根，在14個(gè)例子中對(duì)“天氣”的3個(gè)取值進(jìn)行分支，3個(gè)分支對(duì)應(yīng)3個(gè)子集，分別是：F1=(1，2，8，9，11)， F2={3，7，12，13}， F3={4，5，6，10，14}其中，F(xiàn)2中的例子全屬于P類(lèi)，因此對(duì)應(yīng)分支標(biāo)記為P，其余兩個(gè)子集既含有正例P又含有反例，將遞歸調(diào)用建樹(shù)算法。（5）遞歸建樹(shù)分別對(duì)F1和F3子集利用ID3算法，在每個(gè)子集中對(duì)各屬性(仍為4個(gè)屬性)求互信息。①F1中的天氣全取“晴”值，則H(U)=H(U|V)，有I(U|V)=0，在余下3個(gè)屬性中求出“濕度”互信息最大，以它為該分支的根結(jié)點(diǎn)。再向下分支，“濕度”取“高”的例子全為N類(lèi)，該分支標(biāo)記N；取值“正常”的例子全為P類(lèi)，該分支標(biāo)記P。②在F3中，對(duì)4個(gè)屬性求互信息，得到“風(fēng)”屬性互信息最大，則以它為該分支的根結(jié)點(diǎn)。再向下分支，“風(fēng)”取“有風(fēng)”時(shí)全為N類(lèi)，該分支標(biāo)記N；取“無(wú)風(fēng)”時(shí)全為P類(lèi)，該分支標(biāo)記P。這樣就得到如圖61所示的決策樹(shù)。五、實(shí)驗(yàn)步驟按照實(shí)驗(yàn)原理中給出的ID3算法，編制正確分類(lèi)訓(xùn)練集中每個(gè)實(shí)體的決策樹(shù)的構(gòu)建程序；上機(jī)對(duì)氣候分類(lèi)決策樹(shù)的構(gòu)建程序進(jìn)行調(diào)試與修改；運(yùn)行氣候分類(lèi)決策樹(shù)的構(gòu)建程序，構(gòu)建氣候分類(lèi)決策樹(shù)；利用氣候分類(lèi)決策樹(shù)，對(duì)其他情況的氣候進(jìn)行分類(lèi)；分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、實(shí)驗(yàn)要求詳細(xì)記錄在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題、解決方法以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，寫(xiě)出心得體會(huì)及改進(jìn)意見(jiàn)。提交《知識(shí)發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶒?yàn)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告，附構(gòu)建氣候分類(lèi)決策樹(shù)的源程序、可執(zhí)行文件（電子文檔）和使用說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)五 遺傳算法優(yōu)化求解（4學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加深對(duì)遺傳算法的理解與認(rèn)識(shí)，熟悉優(yōu)化模型的遺傳算法求解方法，掌握優(yōu)化模型的遺傳算法求解程序的設(shè)計(jì)，并能用于解決旅行商路徑優(yōu)化等某些特定優(yōu)化求解問(wèn)題。二、實(shí)驗(yàn)器材與環(huán)境：計(jì)算機(jī)、Windows操作系統(tǒng)、VC++/MATLAB。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：旅行商路徑優(yōu)化問(wèn)題，已知n個(gè)城市的地理位置{(x1，y1)，……，(xn，yn)}求經(jīng)過(guò)所有城市，并回到出發(fā)城市且每個(gè)城市僅經(jīng)過(guò)一次的最短距離。這是一個(gè)NP完全問(wèn)題，其計(jì)算量為城市個(gè)數(shù)的指數(shù)量級(jí)。使用遺傳算法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，以n=10為例，自行給出10個(gè)城市的地理位置{(x1，y1)，……，(x10，y10)}，編制出相應(yīng)的遺傳算法程序優(yōu)化求解。四、實(shí)驗(yàn)原理種群個(gè)體的確定與編碼對(duì)于TSP問(wèn)題，每條路徑對(duì)應(yīng)一個(gè)個(gè)體，個(gè)體
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