【Python机器学习】利用PCA来简化数据——示例:利用PCA对半导体制造数据降维

数据背景:

通过半导体工程上的一些过程数据,对一些产品进行是否有缺陷的验证。

数据样例:

数据中包含了590个特征,且存在很多的缺失值,这些缺失值是以NaN标识的。因为在590个特征下,几乎所有样本都有NaN,因此去除不完整的样本不太现实。尽管我们可以将所有的NaN替换成0,但是由于并不知道这些值的意义,所以这样做是下策。比如如果有特征是温度值,那么这样处理就会出问题。

下面我们用平均值来代替缺失值,平均值根据那些非NaN得到:

python 复制代码
def replaceNanWithMean():
    datMat=loadDataSet('test/secom.data',' ')
    numFeat=shape(datMat)[1]
    for i in range(numFeat):
        #计算所有非NaN的平均值
        meanVal=mean(datMat[nonzero(~isnan(datMat[:,i].A))[0],i])
        #将所有的NaN置为平均值
        datMat[nonzero(isnan(datMat[:,i].A))[0],i]=meanVal
    return datMat

上述代码首先打开了数据集并计算出了其特征的数目,然后再在所有的特征上进行循环。对于每个特征,首先计算出那些非NaN值的平均值。然后,将所有的NaN替换成该平均值。

我们已经去除了所有的NaN,接下来在数据集上应用PCA。首先确认所需特征和可以去除特征的数目。PCA会给出数据中所包含的信息量。需要注意的是,数据和信息之间具有巨大的区别。数据指的是接收的原始材料,其中可能包含噪声和不相关信息。信息是指数据中的相关部分。这些并非只是抽象概念,我们还可以定量的计算数据中所包含的信息并决定保留的比例。

通过已有代码去除均值、计算协方差矩阵:

python 复制代码
dataMat=replaceNanWithMean()
meanVals=mean(dataMat,axis=0)
meanRemoved=dataMat-meanVals
covMat=cov(meanRemoved,rowvar=0)

最后对该矩阵进行特征值分析:

python 复制代码
eigVals,eigVects=linalg.eig(mat(covMat))
print(eigVals)

如上图,有很多数值,其中,有超过20%的特征值都是0,这意味着这些特征都是其他特征的副本,也就是说它们可以通过其他特征来表示,而本身没有提供额外的信息。

从大小排序来看,前15个的数量级大于10^5,这些是重要特征,只占所有特征的一部分。

相关推荐
ok_hahaha5 小时前
java从头开始-黑马点评-Redission
java·开发语言
无巧不成书02185 小时前
Java面向对象零基础实战:从Employee类吃透自定义类核心,掌握封装精髓
java·开发语言·java入门·面向对象·自定义类·employee类·java核心技术
AI枫林晚5 小时前
源码解析Claude Code 项目 queryLoop 运行机制分析
人工智能·架构
AI攻城狮5 小时前
OpenClaw Exec Approvals 机制:在安全与效率之间寻找平衡
人工智能·云原生·aigc
太难了啊5 小时前
5分钟实现你的第一个 Node.js 智能体
人工智能·node.js
灵机一物5 小时前
灵机一物AI智能电商小程序(已上线)-从需求到上线,2天用AI搞定电商签到、分享送积分功能
人工智能·ai编程·github copilot·claude code·电商开发·积分系统·全流程开发
Ferries6 小时前
《从前端到 Agent》系列|02:应用层-提示词工程 (Prompt Engineering)
前端·人工智能·深度学习
太难了啊6 小时前
智能体的两种灵魂:ReAct 与 Plan-and-Solve 深度对决
人工智能
跃上青空6 小时前
Java如何优雅的使用fastjson2进行枚举序列化/反序列化,欢迎探讨
java·开发语言
时代中的一粒沙6 小时前
从0实现一个Agent:100行代码理解AI智能体的核心循环
人工智能