1.3 基于決策樹(shù)模型的實(shí)驗(yàn)室管理水平評(píng)價(jià)

1.3.1 決策樹(shù)模型

決策樹(shù)作為數(shù)據(jù)挖掘的一種決策技術(shù)，是隨機(jī)決策模型中被廣泛使用的一種決策模式，可有效控制決策或者評(píng)價(jià)造成的風(fēng)險(xiǎn)。其決策步驟如下：

1）各個(gè)方案的各種自然狀態(tài)是在繪制樹(shù)狀圖時(shí)根據(jù)已知條件排列出。

2）在概率枝上標(biāo)記各狀態(tài)概率及損益值。

3）各個(gè)方案的期望值通過(guò)計(jì)算得出后，在其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)節(jié)點(diǎn)上標(biāo)記。

4）實(shí)行剪枝后，完成各個(gè)方案的期望值對(duì)比并在方案枝上標(biāo)記，剪掉的和保留的分別為期望值小和最后所剩的方案。

決策樹(shù)的生成和數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)功能是決策樹(shù)模型的主要功能。決策樹(shù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.3.2 決策樹(shù)生成算法

定義1：信息增益。設(shè)s為訓(xùn)練集，k中Ci子集的Ri的實(shí)現(xiàn)條件是類別屬性中存在m個(gè)獨(dú)立取值，即定義m個(gè)類Ci,i=1,2,…,m；子集Ri中的元組數(shù)量為ri。用表

示s的期望信息，pi=ri|s|。

將k根據(jù)屬性A的取值劃分為n個(gè)子值，其在屬性A有n個(gè)不同取值(a1,a2,…,an)的情況下實(shí)現(xiàn)，s中的屬性A的取值為a1的子集，用sj表示，j=1,2,…,n；如果子集si中屬于Ci類元組的數(shù)量用sij表示，用E (A)=-∑wjI (s1j,s2j,…,smj)表示屬性A對(duì)于分類Ci(i=1,2,…,m)的期望信息量

用Gain(A)=I(r1,r2,…,rn)-E(A)表示A的信息增益。

定義2：評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重?？赏ㄟ^(guò)信息增益獲取各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要程度，各指標(biāo)的重要級(jí)別需要通過(guò)構(gòu)建映射函數(shù)對(duì)其實(shí)行信息增益而量化處理完成，以此實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的決策屬性和評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)系的最佳描述。設(shè)定兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)Y和X，其分別表示評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重和各評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息增益，則：

 
式中，X=T和Y=T分別為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息增益和各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)權(quán)重。

決策樹(shù)生成時(shí)的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)集和決策樹(shù)分別為輸入和最終輸出結(jié)果。其算法步驟如下所述：

1）創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)N。

2）如果樣品都在同一類C，返回N作為葉節(jié)點(diǎn)，以類C標(biāo)記；如果屬性列表為空，返回創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)N，將其標(biāo)記為樣本中最普通的類。

3）選擇attribute-list的屬性測(cè)試test-attribute。

4）將節(jié)點(diǎn)N標(biāo)記為test-attribute，判斷其為每個(gè)testattribute中的未知值aj。一個(gè)條件為test-attribute=aj的分枝通過(guò)節(jié)點(diǎn)N得到。

5)samples中test-attribute=aj的樣本集合是Sj，如果Sj為空，將加入樹(shù)葉的樣本標(biāo)記為最普通的類；如果Sj不為空，加上由Generate-decision-樹(shù)（Sj,attribute-list、testattribute）返回的節(jié)點(diǎn)。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

使用本文模型對(duì)某高?；?shí)驗(yàn)室的管理水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。該實(shí)驗(yàn)室的管理指標(biāo)數(shù)據(jù)中的4項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)樣本數(shù)據(jù)集信息、管理水平等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)以及該實(shí)驗(yàn)對(duì)象4項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)的實(shí)際管理水平評(píng)價(jià)結(jié)果，分別如表2～表4所示。選取文獻(xiàn)、文獻(xiàn)模型，分別為基于缺陷塔模型與WNB的高校實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)模型、基于TOPSIS和DEA的評(píng)價(jià)模型，作為本文評(píng)價(jià)模型的對(duì)比模型。

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