Parallel Implementation of Decision Tree Learning Algorithms

1. Intro

  • 和其他分類方法相比,建立Decision tree更快絮识,而且有時(shí)候能夠獲得相近或者更高的準(zhǔn)確率
  • 但是绿聘,決策樹(shù)的并行實(shí)現(xiàn)有幾個(gè)難點(diǎn):樹(shù)的形狀是不規(guī)則,而且是運(yùn)行時(shí)才確定的次舌, static的分配策略會(huì)造成imbalance問(wèn)題熄攘;樹(shù)的一個(gè)node的子node并行執(zhí)行時(shí),它們需要父節(jié)點(diǎn)的部分?jǐn)?shù)據(jù)垃它,因此需要processor間data移動(dòng)鲜屏,如果數(shù)據(jù)劃分的不夠好烹看,poor locality會(huì)降低性能

2. Related Work

2.1. Task parallelism

  • 將決策樹(shù)的node分配到不同的processor上
  • 缺點(diǎn)是国拇, bad load balance,因?yàn)椴煌琾rocessor處理的樹(shù)的大小是不一致的

2.2. Data parallelism

  • 將訓(xùn)練數(shù)據(jù)劃分到不同的processor上惯殊,劃分策略有水平劃分和垂直劃分
  • 垂直劃分酱吝,一個(gè)processor處理訓(xùn)練數(shù)據(jù)的一部分屬性。垂直劃分還是有l(wèi)oad imbalance的問(wèn)題土思,因?yàn)檫B續(xù)屬性與離散屬性相比务热,需要更多的計(jì)算
  • 水平劃分,將數(shù)據(jù)平均劃分到processor上己儒。需要在不同processor間通信以獲得最佳的split崎岂;對(duì)每個(gè)屬性,建立獨(dú)立的value list闪湾;每個(gè)node進(jìn)行split時(shí)冲甘,在不同processor之間有很高的通信負(fù)擔(dān)

2.3. Hybrid parallelism

  • 同時(shí)使用Task parallelism和Data parallelism

3. C4.5 parallel implementation

  • 水平劃分策略,與SLIQ (SPRINT: A scalable parallel classifier for data mining)類似
  • 連續(xù)屬性的lists途样,根據(jù)屬性的值江醇,進(jìn)行全局的sorting
  • C4.5的limitation:對(duì)連續(xù)屬性,每個(gè)node反復(fù)地sort訓(xùn)練examples
  • 并行tree構(gòu)建過(guò)程主要是兩個(gè)問(wèn)題:split和找到最佳的split
  • 每個(gè)processor統(tǒng)計(jì)本地?cái)?shù)據(jù)的每個(gè)屬性的分布情況何暇,然后發(fā)送給其他的processor陶夜;最佳split找到后,創(chuàng)建child node裆站,相應(yīng)地劃分?jǐn)?shù)據(jù)
  • 為每個(gè)屬性建立獨(dú)立的list条辟,這樣能夠避免每次evaluate一個(gè)連續(xù)屬性時(shí)都要重復(fù)排序
  • SPRINT避免保存class list黔夭,把屬性list擴(kuò)展其他兩個(gè)fields,訓(xùn)練數(shù)據(jù)的class label和global index
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