数据挖掘与数据仓库——数据预处理

数据预处理

为什么要进行预处理

现实世界的数据很“脏”

  • 不完整的: 缺少属性值, 感兴趣的属性缺少属性值, 或仅包含聚集数据
    如, occupation=“ ”
    来源于:收集数据时,在不同的阶段具有不同的考虑;人/硬件/软件的问题等。

  • 含噪声的: 包含错误或存在孤立点
    如, Salary=“-10”
    来源于:收集阶段;数据传输阶段等。

  • 不一致的: 在名称或代码之间存在着差异
    如, Age=“42” Birthday=“03/07/1997”
    如, 原来排序 “1,2,3”, 现在排序 “A, B, C”
    来源于:不同的数据源;功能依赖冲突。

数据预处理的主要任务

  • 数据清洗(Data cleaning)
    填充遗失的数据, 平滑噪声数据, 辨识或删除孤立点, 解决不一致性问题

  • 数据集成(Data integration)
    对多个数据库,数据立方或文件进行集成

  • 数据变换(Data transformation)
    规范化与聚集(Normalization and aggregation)

  • 数据约简(Data reduction)
    得到数据集的压缩表示,它小的多,但能够产生同样的(或几乎同样的)分析结果

  • 数据离散化(Data discretization&

### 数据预处理的方法指南 在数据仓库数据挖掘领域,数据预处理是一个至关重要的环节。它涉及一系列技术手段来清洗、转换和优化原始数据,从而提高后续分析模型的质量。 #### 数据清理 数据清理的主要目标是解决不完整、噪声或异常值等问题。常见的方法包括填补缺失值、平滑噪声以及识别并修正错误数据。例如,在填充缺失值时可以采用均值法、中位数法或者基于其他统计学指标的策略[^1]。 #### 属性选择 为了减少不必要的计算负担并提升算法效率,通常会执行属性子集的选择过程。这一步骤旨在移除那些对于最终预测结果贡献较小甚至无意义的特征项。具体操作可能涉及到单变量统计测试或是更复杂的多元回归分析等高级技术。 #### 数据变换 这是指将初始形式的数据转化为更适合特定机器学习算法使用的形态的过程。常用的技术有规范化(normalization),即将所有数值调整到同一尺度范围内;离散化(discretization), 把连续型变量分割成若干区间段表示等等。 #### 维度缩减 通过聚集, 删除冗余属性或应用聚类等方式来进行维度降低的操作也是不可或缺的一环。这样做的好处是可以获得一个既能保持原数据集中大部分重要信息又相对简化的新版本集合。 ```python import pandas as pd from sklearn.preprocessing import StandardScaler def preprocess_data(df): scaler = StandardScaler() scaled_features = scaler.fit_transform(df.select_dtypes(include=['number'])) df_scaled = pd.DataFrame(scaled_features, columns=df.select_dtypes(include=['number']).columns) # 假设我们已经进行了必要的属性筛选和其他预处理步骤 return df_scaled ``` 上述代码片段展示了如何利用Python中的`pandas`库读取DataFrame对象,并借助于Scikit-Learn提供的标准化工具完成对数值列的标准缩放工作。
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