特征的标准化和归一化

  • z-score标准化:这是最常见的特征预处理方式,基本所有的线性模型在拟合的时候都会做 z-score标准化。具体的方法是求出样本特征x的均值mean和标准差std,然后用(x-mean)/std来代替原特征。这样特征就变成了均值为0,方差为1了。
  • max-min标准化:也称为离差标准化,预处理后使特征值映射到[0,1]之间。具体的方法是求出样本特征x的最大值max和最小值min,然后用(x-min)/(max-min)来代替原特征。如果我们希望将数据映射到任意一个区间[a,b],而不是[0,1],那么也很简单。用(x-min)(b-a)/(max-min)+a来代替原特征即可。
  • L1/L2范数标准化:如果我们只是为了统一量纲,那么通过L2范数整体标准化也是可以的,具体方法是求出每个样本特征向量 x的L2范数||x||2,然后用x/||x||2代替原样本特征即可。当然L1范数标准化也是可以的,即用x /||x||1代替原样本特征。通常,范数标准化首选L2范数标准化。
  • 此外,经常我们还会用到中心化,主要是在PCA降维的时候,此时我们求出特征x的平均值mean后,用x-mean代替原特征,也就是特征的均值变成了0, 但是方差并不改变。这个很好理解,因为PCA就是依赖方差来降维的,如果我们做了z-score标准化,所以特征的方差为1,那么就没法来降维了。
  • 虽然大部分机器学习模型都需要做标准化和归一化,也有不少模型可以不做做标准化和归一化,主要是基于概率分布的模型,比如决策树大家族的CART,随机森林等。当然此时使用标准化也是可以的,大多数情况下对模型的泛化能力也有改进。

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