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常見的資料預處理方法,以下通過sklearn的preprocessing模組來介紹;
變換後各維特徵有0均值,單位方差。也叫z-score規範化(零均值規範化)。計算方式是將特徵值減去均值,除以標準差。
sklearn.preprocessing
.scale(x)
一般會把train和test集放在一起做標準化,或者在train集上做標準化後,用同樣的標準化器去標準化test集,此時可以用scaler
scaler = sklearn.preprocessing
.standardscaler().fit(train)
scaler.transform(train)
scaler.transform(test)
實際應用中,需要做特徵標準化的常見情景:svm
最小-最大規範化對原始資料進行線性變換,變換到[0,1]區間(也可以是其他固定最小最大值的區間)
min_max_scaler = sklearn.preprocessing
.minmaxscaler()
min_max_scaler.fit_transform(x_train)
規範化是將不同變化範圍的值對映到相同的固定範圍,常見的是[0,1],此時也稱為歸一化。《機器學習》周志華將每個樣本變換成unit norm。
x = [[ 1, -1, 2],[ 2, 0, 0], [ 0, 1, -1]]
sklearn.preprocessing.normalize(x, norm='l2')
得到:
array([[ 0.40, -0.40, 0.81], [ 1, 0, 0], [ 0, 0.70, -0.70]])
可以發現對於每乙個樣本都有,0.4^2+0.4^2+0.81^2=1,這就是l2 norm,變換後每個樣本的各維特徵的平方和為1。類似地,l1 norm則是變換後每個樣本的各維特徵的絕對值和為1。還有max norm,則是將每個樣本的各維特徵除以該樣本各維特徵的最大值。
在度量樣本之間相似性時,如果使用的是二次型kernel,需要做normalization
給定閾值,將特徵轉換為0/1
binarizer = sklearn.preprocessing
.binarizer(threshold=1.1)
binarizer.transform(x)
lb = sklearn.preprocessing
.labelbinarizer()
有時候特徵是類別型的,而一些演算法的輸入必須是數值型,此時需要對其編碼。
enc = preprocessing.onehotencoder()
enc.fit([[0, 0, 3], [1, 1, 0], [0, 2, 1], [1, 0, 2]])
enc.transform([[0, 1, 3]]).toarray() #array([[ 1., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 1.]])
上面這個例子,第一維特徵有兩種值0和1,用兩位去編碼。第二維用三位,第三維用四位。
le = sklearn.preprocessing
.labelencoder()
le.fit([1, 2, 2, 6])
le.transform([1, 1, 2, 6]) #array([0, 0, 1, 2])
#非數值型轉化為數值型
le.fit(["paris", "paris", "tokyo", "amsterdam"])
le.transform(["tokyo", "tokyo", "paris"]) #array([2, 2, 1])
sklearn.preprocessing
.robust_scale
這個其實涉及到特徵工程了,多項式特徵/交叉特徵。
poly = sklearn.preprocessing
.polynomialfeatures(2)
poly.fit_transform(x)
原始特徵:轉化後:
參考文獻:
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