rpart包和party包的简单比较

决策树模型是一种简单易用的非参数分类器。它不需要对数据有任何的先验假设，计算速度较快，结果容易解释，而且稳健性强，不怕噪声数据和缺失数据。决策树模型的基本计算步骤如下：先从n个自变量中挑选一个，寻找最佳分割点，将数据划分为两组。针对分组后数据，将上述步骤重复下去，直到满足某种条件。

在决策树建模中需要解决的重要问题有三个：

• 如何选择自变量
• 如何选择分割点
• 确定停止划分的条件

在R语言中关于决策树建模，最为常用的有两个包，一个是rpart包，另一个是party包。我们来看一下对于上述问题，这两个包分别是怎么处理的。


rpart包的处理方式：首先对所有自变量和所有分割点进行评估，最佳的选择是使分割后组内的数据更为“一致”(pure)。这里的“一致”是指组内数据的因变量取值变异较小。rpart包对这种“一致”性的默认度量是Gini值。确定停止划分的参数有很多（参见rpart.control），确定这些参数是非常重要而微妙的，因为划分越细，模型越复杂，越容易出现过度拟合的情况，而划分过粗，又会出现拟合不足。处理这个问题通常是使用“剪枝”（prune）方法。即先建立一个划分较细较为复杂的树模型，再根据交叉检验(Cross-Validation)的方法来估计不同“剪枝”条件下，各模型的误差，选择误差最小的树模型。

party包的处理方式：它的背景理论是“条件推断决策树”（conditional inference trees）：它根据统计检验来确定自变量和分割点的选择。即先假设所有自变量与因变量均独立。再对它们进行卡方独立检验，检验P值小于阀值的自变量加入模型，相关性最强的自变量作为第一次分割的自变量。自变量选择好后，用置换检验来选择分割点。用party包建立的决策树不需要剪枝，因为阀值就决定了模型的复杂程度。所以如何决定阀值参数是非常重要的（参见ctree_control）。较为流行的做法是取不同的参数值进行交叉检验，选择误差最小的模型参数。

下面我们用iris数据集，分别用两个包的默认参数来建模，观察其图形结果。rpart包的内置绘图功能不强，因此使用partykit包来绘制rpart建模对象。

上面的图形是rpart包的结果，下图是party包的结果，两种方法的前两个划分变量都是一致的，只是在划分界值上略有不同，另外party包的结果还复杂一些。基本上两类方法的预测能力没有很大区别。

出了决策树模型之外，这两个包也分别提供了集成学习方法随机森林，基于rpart包的随机森林是randomForest包，而基于party包的随机森林即cforest函数。