第16课 决策树与智能推理（义务教育人工智能课件）

第16课决策树与智能推理第四单元智能推理的应用义务教育信息科技课程资源

人工智能

第16课学习目标学习目标体验决策树模型在分类或预测任务中的特征选择过程，了解决策树的基本原理与构建思想。12能根据数据自动构建决策树，并运用决策树辅助解决实际问题。第16课课堂导入问题情境有没有一种方法，能让我们清晰地看见这种思考、判断的路径？能不能让计算机模仿我们这种做决策的方式，去自动处理更复杂的问题呢？同学们，早餐吃什么？上学走哪条路？这些选择看起来简单平常，但大家有没有想过，就在我们快速做出决定的那一瞬间，大脑里到底发生了什么？第16课学习内容一

决策树二

根据数据构建决策树学习内容三

基于决策树自动推理一、决策树第16课学习内容我们每天都在做各种选择，如“晚上吃什么”“周末去哪玩”“这道题选A还是B”。选择的背后，是大脑不停地进行思考和判断。决策树通过逐层提问的方式进行判断，最终得出结论，这与人们日常做选择的思维过程非常相似。一、决策树第16课学习内容一家人周末上午爬山，中午回来后想好好吃顿午餐。他们最可能选择的午餐形式是什么样的？请根据下图描述决策依据和决策路径。一、决策树第16课学习内容决策依据1.是否有做饭意愿2.是否具备烹饪条件3.是否有充足的时间4.是否接受简餐一、决策树第16课学习内容决策路径：愿意做饭→具备烹饪条件→时间充足→自制午餐。一、决策树第16课学习内容在人工智能发展初期，人类利用决策树，开发了很多模拟人类专家解决问题的计算机软件，这类软件被称为专家系统。当前，由于结构清晰、易于理解等特性，基于决策树的专家系统被广泛应用在医疗、金融、教育、工业、农业等多个领域，帮助人们解决各种复杂的实际问题。二、根据数据构建决策树第16课学习内容决策树的构建在不同的应用场景中会采用不同的方法。基于数据构建决策树是一种常见的方法。决策树构建的关键在于如何选择最优的划分标准，而划分标准离不开特征的选择。特征是对决策有影响的若干关键因素，其中对决策影响较大的因素称为关键特征。选择关键特征作为决策树的节点，能更有效地缩小选择范围。二、根据数据构建决策树第16课学习内容右表是一家宠物领养机构统计的猫狗特征和领养情况。请根据这张表构建决策树。编号品种年龄体型毛发性格领养1狗幼年大长好是2猫成年小短一般否3猫幼年中长好是4狗成年大长差否5狗幼年中中好是6猫成年中长好否7狗幼年小短一般是8狗成年大短好是二、根据数据构建决策树第16课学习内容1.小组讨论不同特征划分带来的数据区分度。·通过“年龄”可把数据分为幼年和成年，幼年数据全都对应被领养，成年数据仅1条对应被领养。·通过“品种”可把数据分为猫、狗两类，狗数据有1条对应未被领养，猫数据有2条对应未被领养。·通过其他特征得到的数据分类相对混杂。二、根据数据构建决策树第16课学习内容请大家思考一下，选用哪个特征带来数据区分度更大？二、根据数据构建决策树第16课学习内容2.选择区分度最大的特征“年龄”，作为第一个问题考虑的重点。因为按“年龄”划分，可以得到幼年组都被领养和成年组75%未被领养的数据，具有明显的区分度。3.选择区分度次之的特征“品种”，作为第二个问题考虑的重点。4.参照前面的方法，对体型、毛发、性格等特征进行处理。5.根据表中数据，剔除无效的数据（对领养没有影响的属性），完善决策过程。二、根据数据构建决策树第16课学习内容编号品种年龄体型毛发性格领养1狗幼年大长好是2猫成年小短一般否3猫幼年中长好是4狗成年大长差否5狗幼年中中好是6猫成年中长好否7狗幼年小短一般是8狗成年大短好是大家可以在表头处标注序号，表示选择的顺序。①二、根据数据构建决策树第16课学习内容6.根据得到的决策树，预测下列情况中的猫狗是否会被领养。·幼年脾气不太好的小猫·幼年脾气很好，但毛很短的小狗·脾气很好的成年大狗·脾气很好、毛很长的成年大狗你觉得有什么需要改进的地方？第16课学习内容三、基于决策树自动推理利用决策树思想，通过人工构建决策树比较耗时，在面对复杂问题或大规模数据集时，也更容易出错。当前，已经可以根据数据自动构建决策树，并利用决策树自动推理。第16课学习内容三、基于决策树自动推理1.运行配套资源中的《决策树分析器》软件。2.参照界面提示，选择数据文件pet.csv，然后单击“生成决策树”按钮生成决策树。第16课学习内容三、基于决策树自动推理3.运行《猫狗领养预测》软件，输入猫狗特征，然后利用前面生成的决策树预测猫狗是否会被领养。第16课课堂总结

1.利用决策树可以将复杂问题逐步分解，辅助人们进行推理和决策。2.可以根据已有数据中的特征与结果关系，人工构建决策树模型。3.可以让机器通过学习数据自动构建决策树，并进行推理。第16课拓展与提升某医院引入了一套先进的医疗决策支持系统，能够通过输入患者症状自动生成诊断报告和治疗方案。一天，一位经验丰富的医生接