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LEGAL-Tree: um algoritmo genético multi-objetivo para indução de árvores de decisão

Texto completo
Autor(es):
Márcio Porto Basgalupp
Número total de Autores: 1
Tipo de documento: Tese de Doutorado
Imprenta: São Carlos.
Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação
Data de defesa:
Membros da banca:
André Carlos Ponce de Leon Ferreira de Carvalho; Eduardo Raul Hruschka; Gisele Lobo Pappa; Duncan Dubugras Alcoba Ruiz; Fernando José von Zuben
Orientador: André Carlos Ponce de Leon Ferreira de Carvalho; Alex Alves Freitas
Resumo

Dentre as diversas tarefas em que os algoritmos evolutivos têm sido empregados, a indução de regras e de árvores de decisão tem se mostrado uma abordagem bastante atrativa em diversos domínios de aplicação. Algoritmos de indução de árvores de decisão representam uma das técnicas mais populares em problemas de classificação. Entretanto, os algoritmos tradicionais de indução apresentam algumas limitações, pois, geralmente, usam uma estratégia gulosa, top down e com particionamento recursivo para a construção das árvores. Esses fatores degradam a qualidade dos dados, os quais podem gerar regras estatisticamente não significativas. Este trabalho propõe o algoritmo LEGAL-Tree, uma nova abordagem baseada em algoritmos genéticos para indução de árvores de decisão. O algoritmo proposto visa evitar a estratégia gulosa e a convergência para ótimos locais. Para isso, esse algoritmo adota uma abordagem multi-objetiva lexicográfica. Nos experimentos realizados sobre bases de dados de diversos problemas de classificação, a função de fitness de LEGAL-Tree considera as duas medidas mais comuns para avaliação das árvores de decisão: acurácia e tamanho da árvore. Os resultados obtidos mostraram que LEGAL-Tree teve um desempenho equivalente ao algoritmo SimpleCart (implementação em Java do algoritmo CART) e superou o tradicional algoritmo J48 (implementação em Java do algoritmo C4.5), além de ter superado também o algoritmo evolutivo GALE. A principal contribuição de LEGAL-Tree não foi gerar árvores com maior acurácia preditiva, mas sim gerar árvores menores e, portanto, mais compreensíveis ao usuário do que as outras abordagens, mantendo a acurácia preditiva equivalente. Isso mostra que LEGAL-Tree obteve sucesso na otimização lexicográfica de seus objetivos, uma vez que a idéia era justamente dar preferência às árvores menores (em termos de número de nodos) quando houvesse equivalência de acurácia (AU)

Processo FAPESP: 06/04751-7 - Indução de árvores de decisão para classificação de processos de negócio
Beneficiário:Márcio Porto Basgalupp
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado