数据处理中的 LabelEncoder 和 OneHotEncoder 总结对比

    机器学习中会有连续特征和离散特征,拿到获取的原始特征,必须对每一特征分别进行归一化,比如,特征A的取值范围是[-1000,1000],特征B的取值范围是[-1,1].如果使用logistic回归,w1*x1+w2*x2,因为x1的取值太大了,所以x2基本起不了作用。所以,必须进行特征的归一化,每个特征都单独进行归一化。

 对于连续性特征:

  • Rescale bounded continuous features: All continuous input that are bounded, rescale them to [-1, 1] through x = (2x - max - min)/(max - min).    线性放缩到[-1,1]
  • Standardize all continuous features: All continuous input should be standardized and by this I mean, for every continuous feature, compute its mean (u) and standard deviation (s) and do x = (x - u)/s. 放缩到均值为0,方差为1

 对于离散性特征:

  • Binarize categorical/discrete features: 对于离散的特征基本就是按照one-hot(独热)编码,该离散特征有多少取值,就用多少维来表示该特征。

1、One-hot 独热编码

from sklearn import preprocessing
enc = preprocessing.OneHotEncoder()
enc.fit([[0, 0, 3], [1, 1, 0], [0, 2, 1], [1, 0, 2]])    # fit来学习编码
enc.transform([[0, 1, 3]]).toarray()    # 进行编码

输出:array([[ 1.,  0.,  0.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.,  1.]])

数据矩阵是4*3,即4个数据,3个特征维度。

0 0 3                                 观察左边的数据矩阵,第一列为第一个特征维度,有两种取值0\1. 所以对应编码方式为10 、01

1 1 0                                 同理,第二列为第二个特征维度,有三种取值0\1\2,所以对应编码方式为100、010、001

0 2 1                                 同理,第三列为第三个特征维度,有四中取值0\1\2\3,所以对应编码方式为1000、0100、0010、0001

1 0 2

再来看要进行编码的参数[0 , 1,  3], 0作为第一个特征编码为10,  1作为第二个特征编码为010, 3作为第三个特征编码为0001.  故此编码结果为 1 0 0 1 0 0 0 0 1

from sklearn.preprocessing import OneHotEncoder

ohe = OneHotEncoder()

ohe.fit([[1],[2],[3],[4]])

ohe.transform([2],[3],[1],[4]).toarray()

输出:[ [0,1,0,0] , [0,0,1,0] , [1,0,0,0] ,[0,0,0,1] ]

 

2、为什么要One-hot 独热编码

使用one-hot编码,将离散特征的取值扩展到了欧式空间,离散特征的某个取值就对应欧式空间的某个点;

将离散特征通过one-hot编码映射到欧式空间,是因为,在回归,分类,聚类等机器学习算法中,特征之间距离的计算或相似度的计算是非常重要的,而我们常用的距离或相似度的计算都是在欧式空间的相似度计算,计算余弦相似性,基于的就是欧式空间;

对离散型特征进行one-hot编码是为了让距离的计算显得更加合理

 

3、独热编码的优缺点

  • 优点:独热编码解决了分类器不好处理属性数据的问题,在一定程度上也起到了扩充特征的作用。它的值只有0和1,不同的类型存储在垂直的空间。

  • 缺点:当类别的数量很多时,特征空间会变得非常大。在这种情况下,一般可以用PCA来减少维度。而且one hot encoding+PCA这种组合在实际中也非常有用。

4、什么情况下不用独热编码

       将离散型特征进行one-hot编码的作用,是为了让距离计算更合理,但如果特征是离散的,并且不用one-hot编码就可以很合理的计算出距离,那么就没必要进行one-hot编码。 有些基于树的算法在处理变量时,并不是基于向量空间度量,数值只是个类别符号,即没有偏序关系,所以不用进行独热编码。  Tree Model不太需要one-hot编码: 对于决策树来说,one-hot的本质是增加树的深度

5、标签编码LabelEncoder

作用: 利用LabelEncoder() 将转换成连续的数值型变量。即是对不连续的数字或者文本进行编号例如:

from sklearn.preprocessing import LabelEncoder
le = LabelEncoder()
le.fit([1,5,67,100])
le.transform([1,1,100,67,5])

输出: array([0,0,3,2,1])

相当于对原来的数值进行了一个排序编号

 

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