sklearn的特征分解

sklearn的特征分解主要有两个api模块,sklearn.decomposition和sklearn.cross_decomposition

decomposition

主要是矩阵分解特征的算法:

  • DictionaryLearning(n_components=None, alpha=1, max_iter=1000, tol=1e-08, fit_algorithm=’lars’, transform_algorithm=’omp’, transform_n_nonzero_coefs=None, transform_alpha=None, n_jobs=None, code_init=None, dict_init=None, verbose=False, split_sign=False, random_state=None, positive_code=False, positive_dict=False)
    字典学习(Dictionary Learning)和稀疏表示(Sparse Representation)在学术界的正式称谓应该是稀疏字典学习(Sparse Dictionary Learning)。该算法理论包含两个阶段:字典构建阶段(Dictionary Generate)和利用字典(稀疏的)表示样本阶段(Sparse coding with a precomputed dictionary)。
    字典学习创建一个字典来表征所有样本,类似于我们所说的单词都是英语词典里的词排列组合而成,字典学习的目的是为了降维,降庞大的数据样本所代表的事物,写入一个没有冗余的字典中。
    而稀疏学习就是用最少的资源,构建最能表征样本的字典,在矩阵中,若非0元素的数量远远大于非0元素,且,且非0元素的分布不规律,则称为稀疏矩阵。稀疏化的目的是为了提高计算速度,节约资源。
    参数:
    n_components : int,提取的字典元素的个数
    alpha : float,稀疏化控制参数
    max_iter : int,最大迭代次数
    tol : float,数值误差的最大容忍度
    fit_algorithm : {‘lars’, ‘cd’}:lars:用最小角回归算法来求解套索回归问题,cd: 用坐标下降法计算套索回归问题,lars在处理稀疏矩阵的情况下计算速度要优于cd
    transform_algorithm : {‘lasso_lars’, ‘lasso_cd’, ‘lars’, ‘omp’, ‘threshold’}:omp:利用正交匹配评估稀疏算法;threshold:设定阈值将所有小于阈值的数值变为0,来稀疏化。
    transform_n_nonzero_coefs : int, 0.1 * n_features by default
    Number of nonzero coefficients to target in each column of the solution. This is only used by algorithm=‘lars’ and algorithm=‘omp’ and is overridden by alpha in the Orthogonal Matching Pursuit (OMP) case.
    transform_alpha : float, 1. by default,lasso_lars或lasso_cd算法时,该值为L1正则化的惩罚项,threshold算法时,该值为阈值;omp算法时,该值为容忍度参数
    n_jobs : int or None, optional (default=None),计算进程数
    code_init : array of shape (n_samples, n_components),算法的初始化编码(分类)矩阵
    initial value for the code, for warm restart
    dict_init : array of shape (n_components, n_features),字段的初始化矩阵
    verbose : bool, optional (default: False),冗余
    split_sign : bool, False by default,是否分割正负项
    random_state : int, RandomState instance or None, optional (default=None),随机数生成器,如果给定一个整数,将会作为生成器的种子,如果为none,将会采用np.random
    positive_code : bool,正数编码
    positive_dict : bool,正数字典
  • FactorAnalysis(n_components=None, tol=0.01, copy=True, max_iter=1000, noise_variance_init=None, svd_method=’randomized’, iterated_power=3, random_state=0)
    因子分析算法,
    updating……
<think>嗯,用户的问题是关于在sklearn中使用特征方法进行聚类。首先,我需要理解他们的需求。他们可能已经知道聚类的基本概念,但想知道如何结合特征选择或提取来优化聚类效果。我需要解释特征选择和特征提取在聚类中的作用,以及如何在sklearn中具体实现。 首先,应该区分特征选择和特征提取。特征选择是从原始特征中挑选最重要的,而特征提取是通过变换生成新特征,比如PCA。这两个步骤都能降维,可能提升聚类效果和效率。 接下来,我需要回忆sklearn中有哪些相关的模块。特征选择方面,有VarianceThreshold、SelectKBest、SelectFromModel等。特征提取方面,PCA、TruncatedSVD,还有非线性的如KernelPCA。可能需要举例说明,比如先用PCA处理数据,再用KMeans聚类。 然后,用户可能需要具体的步骤和代码示例。例如,先加载数据,标准化,然后应用特征选择或提取方法,最后进行聚类。需要注意代码的流程,比如使用Pipeline来组合预处理和聚类步骤,这样更高效。 另外,模型评估也很重要。要提到轮廓系数等指标,引用metrics模块中的silhouette_score。同时,特征处理后的效果如何,可能需要比较处理前后的聚类结果,帮助用户理解优化的效果。 用户可能还会遇到高维数据的问题,比如文本聚类,这时候特征提取尤其重要。可以引用站内提到的文本聚类例子,说明如何提取关键字或使用TF-IDF进行特征提取,再应用聚类。 需要注意用户提供的引用,比如引用[5]提到提取某一类数据,可能在处理特征后更容易区分。同时,引用[4]提到聚类评估,要结合评估指标来验证特征处理的效果。 最后,要确保回答结构清晰,步骤明确,代码正确,并且相关问题和引用自然衔接。可能还需要生成相关问题,帮助用户深入探索,比如如何选择特征数量,或者不同特征提取方法对聚类的影响。</think>在 sklearn 中结合特征方法进行聚类,需通过特征选择/提取优化数据表征后再应用聚类算法。具体实现分为四个步骤: ### 一、特征预处理方法选择 1. **特征选择** - `VarianceThreshold` 剔除低方差特征 - `SelectKBest` 选择统计指标得分最高的K个特征 - `SelectFromModel` 使用带特征重要性的监督模型(如随机森林)筛选特征 2. **特征提取** - 线性方法:`PCA`主成分分析、`TruncatedSVD`截断奇异值分解 - 非线性方法:`KernelPCA`核主成分分析 - 文本特征:`TfidfVectorizer`生成TF-IDF特征矩阵[^5] ### 二、特征处理与聚类流程 ```python from sklearn.pipeline import Pipeline from sklearn.decomposition import PCA from sklearn.cluster import KMeans # 构建处理管道 cluster_pipeline = Pipeline([ ('scaler', StandardScaler()), # 标准化 ('pca', PCA(n_components=0.95)), # 保留95%方差 ('kmeans', KMeans(n_clusters=5)) # 聚类 ]) cluster_pipeline.fit(X) ``` ### 三、关键参数优化 1. 通过轮廓系数评估聚类效果: ```python from sklearn.metrics import silhouette_score score = silhouette_score(X_transformed, labels) # 值域[-1,1],越大越好[^3] ``` 2. 使用网格搜索确定最佳特征维度: ```python param_grid = {'pca__n_components': [5, 10, 20]} GridSearchCV(cluster_pipeline, param_grid).fit(X) ``` ### 四、应用场景示例 图片压缩场景中,先通过特征提取降低像素维度再聚类[^2]: ```python image_array = np.array(img, dtype=np.float64) / 255 w, h, d = image_array.shape image_2d = np.reshape(image_array, (w * h, d)) image_sample = shuffle(image_2d, random_state=0)[:1000] kmeans = KMeans(n_clusters=64).fit(image_sample) labels = kmeans.predict(image_2d) ```
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