从sklearn.preprocessing, sklearn.feature_selection学习特征工程之预处理

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本文介绍了如何使用sklearn库进行特征工程的预处理，包括标准化、正则化、二值化和多项式变换。此外，还探讨了特征选择的过滤法、包裹法和嵌入法，如SelectKBest、SelectPercentile和基于L1正则化的特征选择。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

特征工程思维导图如下图。本文借助sklearn介绍其中的预处理部分

二单特征预处理

<1> 标准化 Standardization 或者叫 mean removal and variance scaling（平均值移除、方差缩放)

说明1：标准化其实就是干两件事：“transform the data to center” ，即使数据平均值为0；

“scale it by dividing non-constant features by their standard deviation”，即标准差为1

(1) sklearn 提供了scale做数据标准化：

>>> from sklearn import preprocessing
>>> import numpy as np
>>> X = np.array([[1., -1., 2.],
...               [2.,  0., 0.],
...               [0.,  1., -1.]])
>>> X_scaled = preprocessing.scale(X)
>>> X_scaled
array([[ 0.        , -1.22474487,  1.33630621],
       [ 1.22474487,  0.        , -0.26726124],
       [-1.22474487,  1.22474487, -1.06904497]])
>>> X_scaled.mean(axis=0)
array([ 0.,  0.,  0.])
>>> X_scaled.std(axis=0)
array([ 1.,  1.,  1.])

preprocessing 提供了另一个实用的类StandardScaler，它的fit函数解析训练数据（包括值和矩阵格式)，transform则对

数据执行standardization过程。在训练数据上使用的StandardScalar对象可以再使用在测试数据上

>>> scaler = preprocessing.StandardScaler().fit(X)
>>> scaler
StandardScaler(copy=True, with_mean=True, with_std=True)
>>> scaler.mean_
array([ 1.        ,  0.        ,  0.33333333])
>>> scaler.scale_
array([ 0.81649658,  0.81649658,  1.24721913])
>>> scaler.transform(X)
array([[ 0.        , -1.22474487,  1.33630621],
       [ 1.22474487,  0.        , -0.26726124],
       [-1.22474487,  1.22474487, -1.06904497]])
>>> X_test = np.array([[-1., 1., 0.]])
>>> scaler.transform(X_test)
array([[-2.44948974,  1.22474487, -0.26726124]])

StandardScaler的构造函数中可以关闭with_mean和with_std

(2) 缩放至一定范围

先介绍MinMaxScaler的使用, 使用max - min作为分母

>>> X_train = np.array([[1., -1., 2.],
...                     [2., 0., 0.],
...                     [0., 1., -1]])
>>> min_max_scaler = preprocessing.MinMaxScaler()
>>> X_train_minmax = min_max_scaler.fit_transform(X_train)
>>> X_train_minmax
array([[ 0.5       ,  0.        ,  1.        ],
       [ 1.        ,  0.5       ,  0.33333333],
       [ 0.        ,  1.        ,  0.        ]])
>>> X_test = np.array([[ -3., -1.,  4.]])
>>> X_test_minmax = min_max_scaler.transform(X_test)
>>> X_test_minmax
array([[-1.5       ,  0.        ,  1.66666667]])

在介绍MaxAbsScaler，将最大的绝对值作为分母

>>> max_abs_scaler = preprocessing.MaxAbsScaler()
>>> X_train_maxabs = max_abs_scaler.fit_transform(X_train)
>>> X_train_maxabs
array([[ 0.5, -1. ,  1. ],
       [ 1. ,  0. ,  0. ],
       [ 0. ,  1. , -0.5]])
>>> X_test = np.array([[ -3., -1.,  4.]])
>>> X_test_maxabs = max_abs_scaler.transform(X_test)
>>> X_test_maxabs
array([[-1.5, -1. ,  2. ]])
>>> max_abs_scaler.scale_
array([ 2.,  1.,  2.])

如果不想创建scaler对象、不需要后面的test data上使用，可以使用 minmax_scale和maxabs_scale方法