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什麼是離散化? - 分析Vidhya

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發布: 2025-03-18 10:20:24
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數據離散:數據科學中的至關重要的預處理技術

數據離散化是數據分析和機器學習中的基本預處理步驟。它將連續數據轉換為離散形式,使其與為離散輸入設計的算法兼容。此過程可增強數據可解釋性,優化算法效率,並為分類和聚類等任務準備數據集。本文深入研究了離散的方法,優勢和應用程序,突出了其在現代數據科學中的重要性。

什麼是離散化? - 分析Vidhya

目錄:

  • 什麼是數據離散化?
  • 數據離散的必要性
  • 離散步驟
  • 三種關鍵離散技術:
    • 相等的額定箱
    • 等頻箱
    • 基於Kmeans的binning
  • 離散化的應用
  • 概括
  • 常見問題

什麼是數據離散化?

數據離散化將連續變量,函數和方程式轉換為離散表示形式。這對於準備機器學習算法的數據至關重要,該算法需要離散的輸入以進行有效的處理和分析。

什麼是離散化? - 分析Vidhya

數據離散的必要性

許多機器學習模型,尤其是使用分類變量的模型,無法直接處理連續數據。離散化通過將連續數據分為有意義的間隔或垃圾箱來解決這一問題。這簡化了複雜的數據集,提高了解釋性,並可以有效利用某些算法。例如,由於維度和復雜性降低,決策樹和幼稚的貝葉斯分類器通常受益於離散數據。此外,離散化可以揭示隱藏在連續數據中的模式,例如年齡組和購買行為之間的相關性。

離散步驟:

  1. 數據理解:分析問題中的連續變量,它們的分佈,範圍和角色。
  2. 技術選擇:選擇適當的離散方法(基於等寬,相等的頻率或基於聚類的寬度)。
  3. bin確定:根據數據特徵和問題要求定義間隔或類別的數量。
  4. 離散應用:將連續值映射到其相應的垃圾箱,用垃圾箱標識符代替它們。
  5. 轉換評估:評估離散化對數據分佈和模型性能的影響,以確保保留關鍵模式。
  6. 結果驗證:驗證離散化是否與問題的目標保持一致。

三種關鍵離散技術:

應用於加利福尼亞州住房數據集的離散化技術:

 #導入必要的庫
來自sklearn.datasets import fetch_california_housing
從sklearn.prepercess in“進口kbinsdiscretizer”
導入大熊貓作為pd

#加載加利福尼亞州住房數據集
data = fetch_california_housing(as_frame = true)
df = data.frame

#關注“ MEDINC”(中位收入)功能
功能='medinc'
打印(“原始數據:”)
打印(df [[[feature]]。head()) 
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1。等寬度箱:將數據范圍劃分為相等大小的箱。對於可視化或數據范圍一致時的數據分佈有用。

 #等寬的箱
df ['quare_width_bins'] = pd.cut(df [feature],bins = 5,labels = false)
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2。相等的binning:創建具有大致相同數量數據點的垃圾箱。在分類中平衡班級大小或創建統一垃圾箱進行統計分析的理想選擇。

 #相等的binning
df ['quare_frequency_bins'] = pd.qcut(df [feature],q = 5,labels = false)
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3。基於Kmeans的binning:使用K-均值聚類將相似值分組為箱。最適合具有復雜分佈或自然分組的數據,不容易通過相等或相等的頻率方法捕獲。

 #基於Kmeans的binning
k_bins = kbinsdiscretizer(n_bins = 5,encode ='ordinal',策略='kmeans')
df ['kmeans_bins'] = k_bins.fit_transform(df [[[feature]])。astype(int)
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查看結果:

 #結合和顯示結果
打印(“ \ ndiscretized數據:”)
print(df [[[feature,'quare_width_bins','等於_frequency_bins','kmeans_bins']]。head()) 
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什麼是離散化? - 分析Vidhya什麼是離散化? - 分析Vidhya

輸出說明:該代碼演示了三種離散化技術在“ MEDINC”列中的應用。相等的寬度產生了5個相等範圍的垃圾箱,相等的頻率創建了5個具有相等樣本計數的垃圾箱,而K-均值組相似的收入值將5個集群類似。

離散的應用:

  1. 改進的模型性能:諸如決策樹和幼稚貝葉斯之類的算法通常受益於離散數據。
  2. 非線性關係處理:揭示變量之間的非線性模式。
  3. 異常管理:降低異常值的影響。
  4. 功能減少:在保留關鍵信息的同時簡化數據。
  5. 增強的可視化和解釋性:易於可視化和理解。

概括:

數據離散化是一種強大的預處理技術,可簡化機器學習的連續數據,從而提高模型性能和解釋性。方法的選擇取決於特定數據集和分析的目標。

常見問題:

Q1。 K-均值聚類如何工作? A1。 K-均基於與聚類質心的接近度將數據分組為K群集。

Q2。分類和連續數據有何不同? A2。分類數據代表不同的組,而連續數據表示範圍內的數值。

Q3。什麼是常見的離散方法? A3。相等的寬度,相等的頻率和基於聚類的方法是常見的。

Q4。為什麼離散化在機器學習中很重要? A4。它提高了與分類數據最有效的模型的性能和解釋性。

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