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기술

의사결정나무 분류

의사결정나무 분류기술
영문명
Decision tree classification
예측 구조
조건 노드와 가지 및 잎
분할 기준
지니 불순도나 정보 이득 등
복잡도 조절
깊이와 잎의 최소 표본 수 등
의사결정나무 분류는 특징에 관한 조건을 순서대로 검사해 표본을 가지로 나누고, 마지막 잎에서 범주를 예측하는 방법이다. 수치 특징에 대한 문턱값 같은 분할을 반복해 입력 공간을 여러 영역으로 나눈다.

조건을 따라 내려가기

수치 특징 하나를 문턱값 이하와 초과로 나누는 이진 분할을 생각할 수 있다. 각 자식 노드에서도 필요한 조건을 검사하고 잎에 도달하면 그 잎의 학습 표본 분포로 범주를 정한다. 전체 규칙은 여러 조건의 조합이다. 한 조건이 실제 원인이라는 뜻은 아니다.

여섯 표본의 분할

특징 값이 1부터 6이고 범주가 앞의 세 점은 A, 뒤의 세 점은 B라고 하자. 부모의 지니 불순도는 1-(1/2)^2-(1/2)^2=0.5다. 문턱 3.5로 나누면 두 자식이 모두 순수해 불순도가 0이 된다. 문턱 2.5이면 오른쪽에 A 하나와 B 셋이 남아 불순도는 0.375이고, 자식 크기로 가중한 값은 0.25다.

한 단계와 전체

이 예에서는 3.5가 2.5보다 불순도를 더 크게 낮춘다. 일반적인 탐욕적 학습은 각 단계에서 좋은 분할을 고르지만 이것이 가능한 모든 나무 중 전역 최선이라는 보장은 아니다. 분할 기준이나 동점 처리, 후보 특징 제한에 따라서도 다른 나무가 만들어질 수 있다.

과적합과 평가

너무 깊게 자라면 적은 표본의 우연한 차이까지 규칙으로 만들 수 있다. 최대 깊이, 잎의 최소 표본 수, 가지치기 등으로 복잡도를 조절하고 별도 자료로 평가해야 한다. 잎에서 한 범주만 보였다고 그 영역의 실제 확률이 반드시 1인 것은 아니다. 해석 가능한 경로라도 입력이 달라지면 예측은 급격히 바뀔 수 있다.

관련 문서

지니 불순도 / 엔트로피 / 과적합 / 교차 검증 / 혼동 행렬 / 확률 / 기계 학습