Contributions to comprehensible classification

xxx, 240 p.La tesis doctoral descrita en esta memoria ha contribuido a la mejora de dos tipos de algoritmos declasificación comprensibles: algoritmos de \'arboles de decisión consolidados y algoritmos de inducciónde reglas tipo PART.En cuanto a las contribuciones a la consolidación de algoritmos de árboles de decisión, se hapropuesto una nueva estrategia de remuestreo que ajusta el número de submuestras para permitir cambiarla distribución de clases en las submuestras sin perder información. Utilizando esta estrategia, la versiónconsolidada de C4.5 (CTC) obtiene mejores resultados que un amplio conjunto de algoritmoscomprensibles basados en algoritmos genéticos y clásicos. Tres nuevos algoritmos han sido consolidados:una variante de CHAID (CHAID*) y las versiones Probability Estimation Tree de C4.5 y CHAID* (C4.4y CHAIC). Todos los algoritmos consolidados obtienen mejores resultados que sus algoritmos de\'arboles de decisión base, con tres algoritmos consolidados clasificándose entre los cuatro mejores en unacomparativa. Finalmente, se ha analizado el efecto de la poda en algoritmos simples y consolidados de\'arboles de decisión, y se ha concluido que la estrategia de poda propuesta en esta tesis es la que obtiene mejores resultados.En cuanto a las contribuciones a algoritmos tipo PART de inducción de reglas, una primerapropuesta cambia varios aspectos de como PART genera \'arboles parciales y extrae reglas de estos, locual resulta en clasificadores con mejor capacidad de generalizar y menor complejidad estructuralcomparando con los generados por PART. Una segunda propuesta utiliza \'arboles completamentedesarrollados, en vez de parcialmente desarrollados, y genera conjuntos de reglas que obtienen aúnmejores resultados de clasificación y una complejidad estructural menor. Estas dos nuevas propuestas y elalgoritmo PART original han sido complementadas con variantes basadas en CHAID* para observar siestos beneficios pueden ser trasladados a otros algoritmos de \'arboles de decisión y se ha observado, dehecho, que los algoritmos tipo PART basados en CHAID* también crean clasificadores más simples ycon mejor capacidad de clasificar que CHAID

Contributions to comprehensible classification

xxx, 240 p.La tesis doctoral descrita en esta memoria ha contribuido a la mejora de dos tipos de algoritmos declasificación comprensibles: algoritmos de \'arboles de decisión consolidados y algoritmos de inducciónde reglas tipo PART.En cuanto a las contribuciones a la consolidación de algoritmos de árboles de decisión, se hapropuesto una nueva estrategia de remuestreo que ajusta el número de submuestras para permitir cambiarla distribución de clases en las submuestras sin perder información. Utilizando esta estrategia, la versiónconsolidada de C4.5 (CTC) obtiene mejores resultados que un amplio conjunto de algoritmoscomprensibles basados en algoritmos genéticos y clásicos. Tres nuevos algoritmos han sido consolidados:una variante de CHAID (CHAID*) y las versiones Probability Estimation Tree de C4.5 y CHAID* (C4.4y CHAIC). Todos los algoritmos consolidados obtienen mejores resultados que sus algoritmos de\'arboles de decisión base, con tres algoritmos consolidados clasificándose entre los cuatro mejores en unacomparativa. Finalmente, se ha analizado el efecto de la poda en algoritmos simples y consolidados de\'arboles de decisión, y se ha concluido que la estrategia de poda propuesta en esta tesis es la que obtiene mejores resultados.En cuanto a las contribuciones a algoritmos tipo PART de inducción de reglas, una primerapropuesta cambia varios aspectos de como PART genera \'arboles parciales y extrae reglas de estos, locual resulta en clasificadores con mejor capacidad de generalizar y menor complejidad estructuralcomparando con los generados por PART. Una segunda propuesta utiliza \'arboles completamentedesarrollados, en vez de parcialmente desarrollados, y genera conjuntos de reglas que obtienen aúnmejores resultados de clasificación y una complejidad estructural menor. Estas dos nuevas propuestas y elalgoritmo PART original han sido complementadas con variantes basadas en CHAID* para observar siestos beneficios pueden ser trasladados a otros algoritmos de \'arboles de decisión y se ha observado, dehecho, que los algoritmos tipo PART basados en CHAID* también crean clasificadores más simples ycon mejor capacidad de clasificar que CHAID

PCTBagging: From inner ensembles to ensembles. A trade-off between discriminating capacity and interpretability

[EN] The use of decision trees considerably improves the discriminating capacity of ensemble classifiers. However, this process results in the classifiers no longer being interpretable, although comprehensibility is a desired trait of decision trees. Consolidation (consolidated tree construction algorithm, CTC) was introduced to improve the discriminating capacity of decision trees, whereby a set of samples is used to build the consolidated tree without sacrificing transparency. In this work, PCTBagging is presented as a hybrid approach between bagging and a consolidated tree such that part of the comprehensibility of the consolidated tree is maintained while also improving the discriminating capacity. The consolidated tree is first developed up to a certain point and then typical bagging is performed for each sample. The part of the consolidated tree to be initially developed is configured by setting a consolidation percentage. In this work, 11 different consolidation percentages are considered for PCTBagging to effectively analyse the trade-off between comprehensibility and discriminating capacity. The results of PCTBagging are compared to those of bagging, CTC and C4.5, which serves as the base for all other algorithms. PCTBagging, with a low consolidation percentage, achieves a discriminating capacity similar to that of bagging while maintaining part of the interpretable structure of the consolidated tree. PCTBagging with a consolidation percentage of 100% offers the same comprehensibility as CTC, but achieves a significantly greater discriminating capacity.This work was funded by the Department of Education, Universities and Research of the Basque Government (ADIAN, IT980-16); and by the Ministry of Economy and Competitiveness of the Spanish Government and the European Regional Development Fund -ERDF (PhysComp, TIN2017-85409-P). We would also like to thank our former undergraduate student Ander Otsoa de Alda, who participated in the implementation of the PCTBagging algorithm for the WEKA platform