PCA 降维源代码(Python)

本文详细介绍了使用sklearn库和numpy库实现主成分分析(PCA)的方法,通过具体代码示例展示了如何对数据进行预处理、计算协方差矩阵、求解特征值和特征向量,最终实现数据降维。

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#调用sklearn库实现PCA
from sklearn import decomposition
pca = decomposition.PCA()
pca.fit(X_arr) #X_arr是原始数据集,一行表示一个样本,一列表示一个feature
pca.n_components = 2 #降为两维
X_reduced = pca.fit_transform(X_arr) #X_reduced是降维后的数据集
 

上述代码运行无误!

#基于numpy自己实现PCA
import numpy as np
meanval=np.mean(X_arr, axis=0) #计算原始数据中每一列的均值,axis=0按列取均值
newData=X_arr-meanval #去均值化,每个feature的均值为0
covMat=np.cov(newData,rowvar=0) #计算协方差矩阵,rowvar=0表示数据的每一列代表一个feature
featValue, featVec=np.linalg.eig(covMat) #计算协方差矩阵的特征值和特征向量
index=np.argsort(featValue) #将特征值按从大到小排序,index保留的是对应原featValue中的下标
n_index=index[-1:-3:-1] #取最大的两维特征值在原featValue中的下标
n_featVec=featVec[:, n_index] #取最大的两维特征值对应的特征向量组成变换矩阵
lowData=np.dot(newData,n_featVec) #lowData=newData*n_featVec
highData=np.dot(lowData,n_featVec.T)+meanval #highData=(lowData*n_featVec.T)+meanval

该代码没有运行过。

参考文献:https://blog.youkuaiyun.com/u012991043/article/details/81132410?tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg

### Python PCA 主成分分析 提取主要成分 示例代码 为了展示如何利用 `sklearn` 库中的PCA功能进行主成分分析并提取主要成分,下面提供了一个完整的Python代码实例。此例子不仅展示了如何加载数据集,还说明了怎样应用PCA模型以及可视化结果。 #### 加载必要的库和数据集 首先导入所需的包,并获取一个合适的数据集作为演示对象: ```python import numpy as np from sklearn.decomposition import PCA from sklearn.preprocessing import StandardScaler from sklearn.datasets import load_iris import matplotlib.pyplot as plt ``` 接着准备要处理的数据集,在这里选择了Iris花数据集为例: ```python data = load_iris() X = data.data y = data.target feature_names = data.feature_names target_names = data.target_names ``` 由于PCA对于不同尺度上的变量敏感,因此建议先标准化输入特征矩阵: ```python scaler = StandardScaler().fit(X) X_scaled = scaler.transform(X) ``` #### 创建与训练PCA模型 定义PCA变换器并将之应用于预处理后的数据上;此处设定了希望保留两个主成分: ```python pca = PCA(n_components=2) # 设置为主成分数目为2 principalComponents = pca.fit_transform(X_scaled) print(f"Explained variance ratio (first two components): {pca.explained_variance_ratio_}") ``` 上述命令会输出前两主成分所解释的方差比例[^1]。 #### 可视化后的数据分布情况 最后一步是绘制二散点图来直观感受经过PCA压缩之后的数据结构: ```python plt.figure(figsize=(8, 6)) for target_index in set(y): subset_indices = y == target_index plt.scatter(principalComponents[subset_indices, 0], principalComponents[subset_indices, 1], label=target_names[target_index]) plt.xlabel('First Principal Component') plt.ylabel('Second Principal Component') plt.legend(title="Species") plt.title("PCA of IRIS Dataset") plt.show() ``` 这段脚本能够帮助理解原始多度信息被映射到较低度空间后的情况,同时也便于观察各类别间的分离程度。
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