Weka算法Classifier-tree-RandomForest源码分析（二）代码实现

RandomForest的实现异常的简单，简单的超出博主的预期，Weka在实现方式上组合了Bagging和RandomTree。

一、RandomForest的训练

构建RandomForest的代码如下：

public void buildClassifier(Instances data) throws Exception {

    // can classifier handle the data?
    getCapabilities().testWithFail(data);

    // remove instances with missing class
    data = new Instances(data);
    data.deleteWithMissingClass();

    m_bagger = new Bagging();
    RandomTree rTree = new RandomTree();

    // set up the random tree options
    m_KValue = m_numFeatures;
    if (m_KValue < 1)
      m_KValue = (int) Utils.log2(data.numAttributes()) + 1;
    rTree.setKValue(m_KValue);
    rTree.setMaxDepth(getMaxDepth());

    // set up the bagger and build the forest
    m_bagger.setClassifier(rTree);
    m_bagger.setSeed(m_randomSeed);
    m_bagger.setNumIterations(m_numTrees);
    m_bagger.setCalcOutOfBag(true);
    m_bagger.buildClassifier(data);
  }

通过这段代码很直观的可以看出首先把无效数据去掉，然后建立了一个Bag，设置随机森林中每棵树所用到的属性的值，设置最大深度，接着把这棵RandomTree当做基分类器传递给Bagging，最后调用bagging的训练方法进行训练。

二、RandomForest分类

看完训练过程看具体的分类过程，也就是classifyInstance函数，值得注意的是，RandomForest继承自Classifier，却没有队classifyInstance方法进行重载，使用的是基类Classifier的classifyInstance函数，但却重载了distributionForInstance，而distributionForInstance却是Classifier的classifyInstance函数所用到的一个函数，返回一个instance在所有类上的概率。代码如下：

public double[] distributionForInstance(Instance instance) throws Exception {

    return m_bagger.distributionForInstance(instance);
  }

可以看到，算出给定instance在各class上的分布是委托给bagger去做的（真懒），所以这里也不做详细分析，详细分析留到分析bagger的时候再说。

接下来看基类Classifier是如何使用distribution来给出分类结果的。

public double classifyInstance(Instance instance) throws Exception {

    double[] dist = distributionForInstance(instance);
    if (dist == null) {
      throw new Exception("Null distribution predicted");
    }
    switch (instance.classAttribute().type()) {
    case Attribute.NOMINAL:
      double max = 0;
      int maxIndex = 0;

      for (int i = 0; i < dist.length; i++) {
        if (dist[i] > max) {
          maxIndex = i;
          max = dist[i];
        }
      }
      if (max > 0) {
        return maxIndex;
      } else {
        return Instance.missingValue();
      }
    case Attribute.NUMERIC:
    case Attribute.DATE:
      return dist[0];
    default:
      return Instance.missingValue();
    }
  }

可以很直观的看到，如果要是一个分类，则给出概率最大值，如果是一个回归（即classIndex对应的属性是数值），则返回dist[0]，这里是使用了一个约定，第一个元素代表回归值。

三、总结

对于RandomForest的代码分析差不多就结束了，基本没什么实质内容，因为算法的主要工作都交由Bagging和RandomForest去做了，值得注意的是，当没有指定抽样属性的数量时，Weka使用的log2(K)作为经验值。

下一篇博客将分析Weka的RandomTree，之后将分析Bagging，这样就算把RandomForest补全了。