MAI/LabWork01/LabWork6/Tree.py

import math
from functools import reduce

from LabWork01.LabWork6.ConvertorDataFrame import CovertorDataFrame

# дата-сет
dfMain = CovertorDataFrame()[0]
dfTest = CovertorDataFrame()[1]

cstr = lambda s: [k + ":" + str(v) for k, v in sorted(s.value_counts().items())]

# Структура данных Decision Tree
tree = {
    # name: Название этого нода (узла)
    "name": "decision tree " + dfMain.columns[-1] + " " + str(cstr(dfMain.iloc[:, -1])),
    # df: Данные, связанные с этим нодом (узлом)
    "df": dfMain,
    # edges: Список ребер (ветвей), выходящих из этого узла, или пустой массив, если ниже нет листового узла.
    "edges": [],
}

# Генерацию дерева, у узлов которого могут быть ветви, сохраняем в open
open = [tree]

# Лямба-выражение для вычесления энтропии.
# Аргумент - pandas.Series、возвращаемое значение - число энтропии
entropy = lambda s: -reduce(lambda x, y: x + y, map(lambda x: (x / len(s)) * math.log2(x / len(s)), s.value_counts()))

# Зацикливаем, пока open не станет пустым
while (len(open) != 0):

    n = open.pop(0)
    df_n = n["df"]

    if 0 == entropy(df_n.iloc[:, -1]):
        continue

    attrs = {}

    for attr in df_n.columns[:-1]:

        attrs[attr] = {"entropy": 0, "dfs": [], "values": []}

        for value in sorted(set(df_n[attr])):
            df_m = df_n.query(attr + "=='" + value + "'")

            attrs[attr]["entropy"] += entropy(df_m.iloc[:, -1]) * df_m.shape[0] / df_n.shape[0]
            attrs[attr]["dfs"] += [df_m]
            attrs[attr]["values"] += [value]
            pass
        pass

    if len(attrs) == 0:
        continue

    attr = min(attrs, key=lambda x: attrs[x]["entropy"])

    for d, v in zip(attrs[attr]["dfs"], attrs[attr]["values"]):
        m = {"name": attr + "=" + v, "edges": [], "df": d.drop(columns=attr)}
        n["edges"].append(m)
        open.append(m)
    pass

# Выводим дата сет
print(dfMain, "\n-------------")

# оценка тестовых данных
def predict_bp(nodes, target) -> int:
    overlap = None
    for node in nodes:
        check: bool = node["value"] == target[node["attr"]]
        if check:
            overlap = node
            break
    if overlap is None:
        overlap = nodes[-1]
    if len(overlap["edges"]) == 0:
        return int(overlap["df"]["StoreSales"].mean())
    else:
        return predict_bp(overlap["edges"], target)

def predict_str(count: int):
    predictions = []
    for i in range(count):
        row = dfTest.iloc[i]
        prediction = f"{ {'Age': row['Age'], 'BMI': row['BMI']} }" + \
                     f"<br/>predict {predict_bp(tree['edges'], {'Age': row['Age'], 'BMI': row['BMI']})} / fact {row['BloodPressure']}"
        predictions.append(prediction)
    return '<br/>'.join(predictions)

def tstr(tree, indent=""):
    s = indent + tree["name"] + str(cstr(tree["df"].iloc[:, -1]) if len(tree["edges"]) == 0 else "") + "\n"
    # Зацикливаем все ветви этого узла.
    for e in tree["edges"]:
        s += tstr(e, "\t" + indent + "  ")
        pass
    return s

def getStringTree():
    return tstr(tree)

# Выводим древо в его символьном представлении.
print(tstr(tree))