【ML笔记】信息增益、Gini、信息增益率

矫情吗；* 2022-06-11 08:44 627阅读 0赞

## 前言 ##

本文介绍三种决策树算法中的分枝依据，分别是ID3算法中的信息增益(Info Gain)，CART算法中的Gini，C4.5中的信息增益率(Info Gain Ratio)，我在[这篇文章][Link 1]中介绍了决策树ID3和C4.5算法的异同，现在来详细介绍这三种分枝依据。

## ID3算法中的信息增益 ##

提信息增益，首先要了解什么是信息熵(Info Entropy)，信息熵是信息论中的一个重要物理量，高中学化学时候接触过熵的概念，用于描述物质的混乱程度，熵值越大，混乱程度越大，熵值越小，混乱程度越小，当熵值为0时，说明是纯物质，类比过来，就是一个确定信息，当熵值最大时，说明物质完全混乱，类比过来，就是一个完全不确定信息。我们应用决策树算法的目的，就是从众多属性中，通过不断选择属性，使得我们的决策分枝越来越明确，即信息熵越来越小。在选择属性的过程中，为了让算法更快收敛，我们按照属性对决策结果影响程度由打到小依次选取，这就需要定义一个物理量，用来描述属性对信息确定性的影响程度，这个物理量就是信息增益，其实就是选取某一属性信息熵的增量。

理解了信息熵和信息增益的概念之后，看他们的公式就舒服多了，信息熵的公式如下：

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对于事件B，在事件A发生情况下的条件信息熵为：

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信息增益公式如下，即属性A的发生与否，对与事件B的影响增量

![Center 2][]

## CART算法中的基尼指数 ##

基尼指数(Gini Index)是CART算法的衡量依据。决策树的生成就是递归地构建二叉树的过程，对回归树用平方误差最小化准则，对分类树用基尼指数最小化准则，进行特征选择，生成二叉树。

其基本原理如下：假设某分类问题有K个类别，样本点属于第k类的概率为pk，则概率分布的基尼指数为：

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在属性A发生的情况下，决策事件B发生的基尼指数为：

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## C4.5算法中的信息增益率 ##

信息增益率(Info Gain Ratio)也称信息增益比，用于解决信息增益对属性选择取值较多的问题，信息增益率为信息增益与该特征的信息熵之比。公式如下：

![Center 5][]

了解上面信息熵和信息增益的公式，理解信息增益率就很容易了。

## 参考文献 ##

李航《统计学习方法》

《数据挖掘导论》

周志华《机器学习》

[http://blog.csdn.net/athenaer/article/details/8425479][http_blog.csdn.net_athenaer_article_details_8425479]

[http://blog.csdn.net/cyningsun/article/details/8735169  
][http_blog.csdn.net_cyningsun_article_details_8735169]

[Link 1]: http://blog.csdn.net/roguesir/article/details/76474709
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[http_blog.csdn.net_athenaer_article_details_8425479]: http://blog.csdn.net/athenaer/article/details/8425479
[http_blog.csdn.net_cyningsun_article_details_8735169]: http://blog.csdn.net/cyningsun/article/details/8735169