StandardScaler与scale
1、标准化概述
标准化主要用于对样本数据在不同特征维度进行伸缩变换,目的是使得不同度量之间的特征具有可比性,同时不改变原始数据的分布
一些机器学习算法对输入数据的规模和量纲非常敏感,如果输入数据的特征之间存在数量级差异,可能会影响算法的准确性和性能
标准化处理的好处是我们在进行特征提取时,可以忽略不同特征之间由于噪声所导致的度量差异,而保留样本在各个维度上的信息分布,提高算法的准确性和性能,增加数据的可解释性
标准化的过程如下:
- 计算数据列的算数平均值(mean)
- 计算数据列的标准差/方差(std)
- 对每个数据列分别进行转化:
(X-mean)/std
sklearn.preprocessing
提供了两种直接对给定数据进行标准化的方式:scale()
函数和StandardScaler
类,它们之间有什么区别呢?
2、两种标准化的区别
1)scale()函数
python
import numpy as np
from sklearn.preprocessing import scale, StandardScaler
# A、scale(X, axis)函数:axis:用来计算均值和标准差的轴,默认0,对每个特征进行标准化(列),1为对每个样本进行标准化(行)
# 样本数据
X = np.array([[1, -1, 2], [2, 1, 0]])
# 直接标准化处理
X_scaled = scale(X)
print(X_scaled)
'''
[[-1. -1. 1.]
[ 1. 1. -1.]]
'''
# 处理后数据的均值和方差
print(X_scaled.mean(axis=0)) # [0. 0. 0.]
print(X_scaled.std(axis=0)) # [1. 1. 1.]
2)StandardScaler类
python
# B、StandardScaler类
ss = StandardScaler()
# 标准化处理,如果在训练集上进行标准化,同时可以使用保存在训练集中的参数(均值、方差)对测试集数据进行转化
X_scaled = ss.fit_transform(X)
print(X_scaled)
'''
[[-1. -1. 1.]
[ 1. 1. -1.]]
'''
# 处理后数据的均值和方差
print(X_scaled.mean()) # 0.0
print(X_scaled.std()) # 1.0
# 使用训练集标准化后的均值和方差对测试集数据进行转换
print(ss.transform([[-1, 2, 0]]))
'''
[[-5. 2. -1.]]
'''
StandardScaler类与scale函数标准化的区别总结如下:
- scale()函数:不能将原数据集(训练集)的均值和方差应用到新的数据集(测试集),如果使用全部样本,标准化计算的结果是训练集和测试集共同的期望和方差
- StandardScaler类:可以将原数据集(训练集)的均值和方差应用到新的数据集(测试集),即假设训练集的期望和测试集的期望是一样的,测试集的标准化是用的训练集的期望和方差
在机器学习中,我们通常是从整体中以抽样的方式抽出训练集,这意味着我们默认这部分训练集可以代替整体,也就是训练集的期望就是整体的期望,测试集标准化时,它的期望采用的正是训练集的期望,所以StandardScaler
类才是我们经常用的方式
更多关于StandardScaler
类的使用见文章:传送门