Mittel 0 gelöst 0% Erfolgsquote

Informationsgewinn

Berechne, wie stark die Aufteilung nach einem Merkmal die Entropie verringert, das Kriterium hinter ID3-Entscheidungsbäumen.

Das lernst du

  • Die Entropie vor und nach einem Split berechnen
  • Teilmengen nach ihrer Größe gewichten
  • Das informativste Merkmal wählen

Problem

Die Entropie misst die Unsicherheit einer Menge von Labels: H(S) = -Σ pₖ × log₂(pₖ), wobei pₖ der Anteil der Labels der Klasse k ist. Der Informationsgewinn gibt an, wie stark die Entropie sinkt, wenn man die Menge nach einem Merkmal aufteilt:

IG = H(labels) - Σ (|Sᵥ| / |S|) × H(Sᵥ)

wobei Sᵥ die Labels der Beispiele enthält, deren Merkmal gleich v ist. Entscheidungsbäume wählen das Merkmal mit dem größten Gewinn.

Implementiere information_gain(feature, labels).

Eingabe

feature: Der Merkmalswert jedes Beispiels.

labels: Das Klassenlabel jedes Beispiels (gleiche Länge).

Ausgabe

Gib den Informationsgewinn in Bit als Dezimalzahl zurück.

Einschränkungen

1 ≤ Länge ≤ 10.000

Jeder Wert und jedes Label hat 1 bis 20 Zeichen

Beispiele

Beispiel 1
Eingabe:
labels = ["no", "no", "yes", "yes"]
feature = ["sunny", "sunny", "rain", "rain"]

Erwartete Ausgabe:
expected = 1.0
Eingabe:
std::vector<std::string> labels = {"no", "no", "yes", "yes"};
std::vector<std::string> feature = {"sunny", "sunny", "rain", "rain"};

Erwartete Ausgabe:
double expected = 1.0;
Eingabe:
string[] labels = new string[] {"no", "no", "yes", "yes"};
string[] feature = new string[] {"sunny", "sunny", "rain", "rain"};

Erwartete Ausgabe:
double expected = 1.0;

Erläuterung

Die Labels sind halb yes und halb no, also H = 1 Bit. Die Aufteilung nach Wetter ergibt zwei reine Gruppen (jeweils H = 0), also ist der Gewinn 1 - 0 = 1: Das Merkmal verrät alles.

Beispiel 2
Eingabe:
labels = ["yes", "yes", "no", "no"]
feature = ["a", "b", "a", "b"]

Erwartete Ausgabe:
expected = 0.0
Eingabe:
std::vector<std::string> labels = {"yes", "yes", "no", "no"};
std::vector<std::string> feature = {"a", "b", "a", "b"};

Erwartete Ausgabe:
double expected = 0.0;
Eingabe:
string[] labels = new string[] {"yes", "yes", "no", "no"};
string[] feature = new string[] {"a", "b", "a", "b"};

Erwartete Ausgabe:
double expected = 0.0;

Erläuterung

Die Gruppen a und b enthalten jeweils noch ein yes und ein no (H = 1), also ist der Rest 0.5 × 1 + 0.5 × 1 = 1 und der Gewinn 1 - 1 = 0: Das Merkmal ist nutzlos.

Referenzen

Diese Aufgabe wurde für CodeUtility angepasst. Beachte die oben genannten Vorgaben und Einschränkungen.

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