组队学习——决策树（以泰坦尼克号公共数据集为例）

本次我们挑战的数据集为泰坦尼克号公共数据集，为了降低难度，我们在原有数据集的基础上进行了优化，具体数据集介绍如下：

在这里也介绍一下数据的含义吧

数据介绍：

Survived：是否存活（label）

Pclass（用户阶级）：1 - 1st class，高等用户；2 - 2nd class，中等用户；3 - 3rd class，低等用户；

Name（名字）

Sex（性别）

Age（年龄）

Siblings/Spouses Aboard：描述了泰坦尼克号上与乘客同行的兄弟姐妹（Siblings）和配偶（Spouse）数目；

Parents/Children Aboard：描述了泰坦尼克号上与乘客同行的家长（Parents）和孩子（Children）数目；

Fare（乘客费用）

第一步：导入必要的库

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import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier
from sklearn.metrics import accuracy_score, classification_report

第二步：加载并分析数据

观察是否有缺失值和异常值（异常值需要根据具体的题目条件来判断），若有缺失值和异常值进行第三步数据预处理

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# 加载数据集
path = "E:\\Jupyter Workspace\\数学建模\\titanic.csv"
data = pd.read_csv(path)

# 显示数据的前几行
data.head()
# 查看数据的详细信息
data.info()

第三步：数据预处理

首先删除不必要的特征如名字（可能有用，比如有些人名在那个时代只有贵族能用或者只有穷人能用，但本体不考虑这些因素）

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# 删除不需要的特征
data = data.drop(["Name"], axis=1)

若有缺失值可以进行如下操作，如用中位数填充

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# 填充数值特征的缺失值
data["Age"].fillna(data["Age"].median(), inplace=True)
data["Fare"].fillna(data["Fare"].median(), inplace=True)

若遇到分类变量特征，可以进行独热编码

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# 对分类特征进行独热编码
data = pd.get_dummies(data, columns=["Sex"], drop_first=True)

思考一下：分类变量分类为两类的时候可以drop_first，那如果100类呢？该采用哪些方法来处理这个分类变量特征呢？

第四步：划分自变量（X）和因变量（y）

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# 分割数据为特征（X）和目标（y）
X = data.drop("Survived", axis=1)
y = data["Survived"]

第五步：训练模型

在训练模型之前，需要将数据集划分为训练集和测试集（本题由于没有要预测的部分，就把数据集中0.2比例的验证集当做测试集进行模型的验证）

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# 将数据集分割为训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)

在放入模型前，先对上述特征进行标准化处理（大家思考一下这个操作是为什么呢？）

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# 特征标准化处理
scaler = StandardScaler()
X_train = scaler.fit_transform(X_train)
X_test = scaler.transform(X_test)

创建决策树模型分类器进行训练

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# 创建决策树分类器并进行训练
model2 = DecisionTreeClassifier(random_state=42)
model2.fit(X_train, y_train)

第六步：模型的性能指标评价

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# 在测试数据上进行预测
y_pred = model2.predict(X_test)

# 计算准确性
accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)
print("模型准确性：", accuracy)

# 生成分类报告
report = classification_report(y_test, y_pred)
print("分类报告：\n", report)