مروری بر درختان تصمیم فازی و غیرفازی

نوع مقاله : مروری

نویسندگان

1 گروه ریاضی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان، بهبهان، ایران

2 دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده علوم ریاضی، گروه آمار

چکیده

علم داده‌کاوی با گسترش سیستم‌های پایگاه داده و حجم بالای داده‌های ذخیره شده در این سیستم‌ها، مطرح شده است تا بتوان الگوهای مفید در داده‌ها را شناسایی کرده و با در اختیار قرار دادن اطلاعات به کاربران، آنها را در اتخاذ تصمیمات مهم کمک نمود. در علم داده کاوی نظریه مجموعه‌های فازی نقش مهمی دارد و باعث پیدایش ‎«‎داده­‌کاوی فازی‎»‎ شده است. پژوهش‌های متعددی در حوزه داده‌کاوی فازی انجام شده که در این مقاله، نقش مبحث فازی در درختان تصمیم مورد مطالعه قرار گرفته است.
درخت‌های تصمیم از عمومی‌ترین روش‌های یادگیری با ناظر می‌باشند. ولی چنانچه داده‌ها دارای کاستی‌ها و مشکلاتی از قبیل اغتشاش، حجم کم نمونه، دقت کم، ارزیابی شخصی و ... باشند، درخت تصمیم کارایی کافی را نخواهد داشت. علاوه بر این مشکلات دیگری مانند وجود ویژگی‌های عددی پیوسته یا گسسته با اندازه زیاد نیز عملکر این درخت‌ها را تحت تاثیر قرار خواهند داد. در مواردی که درخت تصمیم دچار نقص می‌شود یک رهیافت جایگزین، ترکیب منطق فازی با درخت‌های تصمیم است. که حاصل آن درخت‌های تصمیم فازی است.
لازم به ذکر است که بر خلاف داده‌کاوی کلاسیک، در حال حاضر در داده‌کاوی فازی معیارهای متشکل از مجموعه داده‌های فازی برای مقایسه الگوریتم‌ها وجود ندارد.
مقاله حاضر به بررسی مفهوم درخت‌های تصمیم و منطق فازی می‌پردازد و سپس ترکیب این دو مفهوم یعنی درخت تصمیم فازی را تعریف خواهد کرد و به کاربرد‌ها و اهمیت آن خواهد پرداخت.

کلیدواژه‌ها


[1]  بزرگ زاده لیاقت, بختیاری مرتضی, شهنی کرم زاده نیما, اسماعیل دوست محمد. تخمین ارتفاع امواج ناشی از باد با استفاده از سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی، درخت تصمیم و روشهای تجربی در بندر بوشهر. (1397). علوم مهندسی و آبیاری (مجله علوم کشاورزی). دوره  41 , شماره 2،  166-151.
[2]  جعفری، بهزاد، عادل آذز. درخت تصمیم فازی؛ رویکردی نوین در تدوین استراتژی. (1392). پژوهش‌های مدیریت عمومی. سال ششم شماره 19، 39-25.
[3]  ضایی اینانلو, سلیمانیان قره چپق, و مجاهدی. (1397). ارائه‌ مدلی بر مبنای درخت تصمیم فازی جهت تشخیص مزاج در طب سنتی ایرانی. مجله طب سنتی اسلام و ایران, 9(3), 227-237.
[4]  طاهری، محمود، ماشین چی، ماشالله. مقدمه‌ای بر احتمال و آمار فازی. (1392). انتشارات دانشگاه شهید باهنر کرمان.
[5] Cintra, M. E., Monard, M. C., & Camargo, H. A. (2013). A fuzzy algorithm based on c4. 5. Hot Topics.
[6] Esposito, F., Malerba, D., Semeraro, G., & Kay, J. (1997). A comparative analysis of methods for pruning decision trees. IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence, 19(5), 476-491.
[7] Gupta, A., Mehrotra, K. G., & Mohan, C. (2010). A clustering-based discretization for supervised learning. Statistics & probability letters, 80(9-10), 816-824.
[8] Janikow, C. Z. (1998). Fuzzy decision trees: issues and methods. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), 28(1), 1-14.
[9] Jensen, R., & Shen, Q. (2005). Fuzzy-rough feature significance for fuzzy decision trees. In Proc. 2005 UK Workshop on Computational Intelligence, 89-96.
[10] Kotsiantis, S., & Kanellopoulos, D. (2006). Discretization techniques: A recent survey. GESTS International Transactions on Computer Science and Engineering, 32(1), 47-58.
[11] Kuncheva, L. I. (2014). Combining pattern classifiers: methods and algorithms. John Wiley & Sons.
[12] Lee, K. M., Lee, K. M., Lee, J. H., & Lee-Kwang, H. (1999). A fuzzy decision tree induction method for fuzzy data, in Proc. of 8th IEEE Inter. conference on Fuzzy Systems, 16 -21.
[13] Levashenko, V., & Zaitseva, E. (2012). Fuzzy decision trees in medical decision making support system. In 2012 Federated Conference on Computer Science and Information Systems (FedCSIS) (pp. 213-219). IEEE.
[14] Mehta, M., Rissanen, J., & Agrawal, R. (1995). MDL-Based Decision Tree Pruning. In KDD, 21(2), 216-221.
[15] Mingers, J. (1989). An empirical comparison of pruning methods for decision tree induction. Machine learning, 4(2), 227-243.
[16] Niblett, T., & Bratko, I. (1987). Learning decision rules in noisy domains. In Proceedings of Expert Systems’  6, the 6th Annual Technical Conference on Research and development in expert systems III, 25-34.
[17] Olaru, C.,& Wehenkel, L. (2003). A complete fuzzy decision tree technique. Fuzzy sets and systems, 138(2), 221-254.
[18] Pedrycz, W., & Sosnowski, Z. A. (2005). C-fuzzy decision trees. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C (Applications and Reviews), 35(4), 498-511.
[19] Quinlan, J. R. (1986). Induction of decision trees. Machine learning, 1(1), 81-106.
[20] Quinlan, J. R. (1993). C4.5: Programs for Machine Learning. San Mateo, CA: Morgan Kaufmann.
 [21] Umano,M. Okamoto,H. Hatono,I. Tamura,H. Kawachi, F. Umedzu,S. Kinoshita,J. Fuzzy Decision Trees by Fuzzy ID3 algorithm and Its Application to Diagnosis Systems. In Proceedings of the Third IEEE Conference on Fuzzy Systems, vol. 3, pp. 2113-2118, Orlando, June, 1994.
[22] Wang, X., & Borgelt, C. (2004). Information measures in fuzzy decision trees. In 2004 IEEE International Conference on Fuzzy Systems (IEEE Cat. No. 04CH37542), 85-90.
[23] Wang, X., Chen, B., Qian, G., & Ye, F. (2000). On the optimization of fuzzy decision trees. Fuzzy Sets and Systems, 112(1), 117-125.
[24] Wang, X., Liu, X., Pedrycz, W., & Zhang, L. (2015). Fuzzy rule based decision trees. Pattern Recognition, 48(1), 50-59.
[25] Xizhao, W., & Hong, J. (1998). On the handling of fuzziness for continuousvalued attributes in decision tree generation. Fuzzy Sets and Systems, 99(3), 283- 290.
[26] Yuan, Y., & Shaw, M. J. (1995). Induction of fuzzy decision trees. Fuzzy Sets and systems, 69(2), 125-139.
[27] Rabcan, J., Levashenko, V., Zaitseva, E., & Kvassay, M. (2020). Review of methods for EEG signal classification and development of new fuzzy classificationbased approach. IEEE Access, 8, 189720-189734.
[28] Rabcan, J., Levashenko, V., Zaitseva, E., Kvassay, M., & Subbotin, S. (2019). Application of fuzzy decision tree for signal classification. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 15(10), 5425-5434.
[29] Idris, N. F., & Ismail, M. A. (2021). Breast cancer disease classification using fuzzy-ID3 algorithm with FUZZYDBD method: automatic fuzzy database definition. PeerJ Computer Science, 7, e427.
[30] Liang, G., van den Berg, J., & Kaymak, U. (2005). A comparative study of three Decision Tree algorithms: ID3, Fuzzy ID3 and Probabilistic Fuzzy ID3. Netherlands: Erasmus University.
[31] Ludwig, S. A., Picek, S., & Jakobovic, D. (2018). Classification of cancer data: analyzing gene expression data using a fuzzy decision tree algorithm. In Operations research applications in health care management (pp. 327-347). Springer, Cham.
[32] Zadeh, L. A. (1965). Fuzzy Sets, Inform. Control, 8: 338-353.
[33] Zeinalkhani, M., & Eftekhari, M. (2014). Fuzzy partitioning of continuous attributes through discretization methods to construct fuzzy decision tree classifiers. Information Sciences, 278, 715-735.