主成成分分析-PCA

主成分分析(PCA)是一种常用的数据降维方法,通过转换找到数据的主要成分。本文介绍了PCA的背景、数据降维的本质,以及PCA的步骤,包括求协方差矩阵、特征值和特征向量,最后通过实例展示了PCA如何将原始数据映射到低维空间。

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1、 问题描述
下表1是某些学生的语文、数学、物理、化学成绩统计:

这里写图片描述

首先,假设这些科目成绩不相关,也就是说某一科目考多少分与其他科目没有关系。那么一眼就能看出来,数学、物理、化学这三门课的成绩构成了这组数据的主成分(很显然,数学作为第一主成分,因为数学成绩拉的最开)。为什么一眼能看出来?因为坐标轴选对了!下面再看一组学生的数学、物理、化学、语文、历史、英语成绩统计,见表2,还能不能一眼看出来:

这里写图片描述

数据太多了,以至于看起来有些凌乱!也就是说,无法直接看出这组数据的主成分,因为在坐标系下这组数据分布的很散乱。究其原因,是因为无法拨开遮住肉眼的迷雾~如果把这些数据在相应的空间中表示出来,也许你就能换一个观察角度找出主成分。如下图1所示:

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