树结构提供了一种层次化的方式来组织和访问数据,在机器学习中有着重要用途,可用于从高效搜索到构建可解释模型等各类任务。本章将介绍树结构如何运作,以及它们在机器学习工具箱中的定位。我们将学习:基本原理: 回顾树的基本术语和想法,例如节点、边、高度和深度。二叉搜索树 (BST): 它们的特性及操作(搜索、插入、删除),用于高效数据检索,通常在搜索时达到 $O(\log n)$ 的平均时间复杂度。平衡树: 理解平衡的必要性(例如,AVL树、红黑树),以避免数据倾斜时二叉搜索树出现最坏情况下的 $O(n)$ 性能下降。决策树与集成方法: 将抽象的树结构与具体的机器学习模型联系起来,例如决策树、随机森林和梯度提升树,了解它们如何划分特征空间。树的遍历: 学习如中序、前序和后序遍历等方法,这些方法对模型检查或特征提取很有用。本章结束后,您将了解如何为特定的机器学习问题选择和使用基于树的结构,并识别它们的性能特点。