python实现数据离散化

数据挖掘中有些算法,特别是分类算法,只能在离散型数据上进行分析,然而大部分数据集常常是连续值和离散值并存的。因此,为了使这类算法发挥作用,需要对数据集中连续型属性进行离散化操作。

那么,如何对连续型属性离散化呢?常见的有等宽分箱法等频分箱法

等宽分箱法的思想是,将数据均匀划分成n等份,每份的间距相等

等频分箱法的思想是,将观察点均匀分成n等份,每份的观察点数相同

在对数据离散化前,需要先处理异常点敏感问题,即我们需要首先设定一个阈值将异常数据移除。有两种思路:

1.设定阈值为90%,将数据从小到大排序,移除全部数据最小的5%和最大的5%数据

2.  设定阈值为90%,将数据从小到大排序,然后对所有数据求和,并计算每个数据占总和的比例,移除占比10%的数据

在这里,我们实现的方法是等宽分箱法,针对连续型数据集,代码比较简单基础,在此抛砖引玉,大家可以在代码的基础上增添自己需要的功能。

def dataDiscretize(dataSet):
    m,n = shape(dataSet)    #获取数据集行列(样本数和特征数)
    disMat = tile([0],shape(dataSet))  #初始化离散化数据集
    for i in range(n-1):    #由于最后一列为类别,因此遍历前n-1列,即遍历特征列
        x = [l[i] for l in dataSet] #获取第i+1特征向量
        y = pd.cut(x,10,labels=[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9])   #调用cut函数,将特征离散化为10类,可根据自己需求更改离散化种类
        for k in range(n):  #将离散化值传入离散化数据集
            disMat[k][i] = y[k]    
    return disMat


### 使用 Python 实现 KMeans 聚类并进行数据离散化 KMeans 是一种常用的无监督学习算法,能够将数据划分为若干个簇。通过结合 `scikit-learn` 库中的工具,可以轻松实现这一过程,并进一步对连续型数据进行离散化。 #### 数据预处理 在应用 KMeans 前,通常需要标准化或归一化数据以消除特征尺度差异的影响[^3]。这一步骤对于提高模型性能至关重要。 ```python from sklearn.preprocessing import StandardScaler # 初始化标准化器 scaler = StandardScaler() # 对数据进行标准化 df_scaled = scaler.fit_transform(df) ``` #### KMeans 聚类实现 以下是基于 `scikit-learn` 的 KMeans 算法实现: ```python from sklearn.cluster import KMeans # 定义聚类数量 n_clusters 和初始化 KMeans 模型 kmeans = KMeans(n_clusters=5, random_state=42) # 训练模型 kmeans.fit(df_scaled) # 获取每个样本所属的类别标签 labels = kmeans.labels_ # 输出各簇中心点坐标 print("Cluster Centers:") print(kmeans.cluster_centers_) ``` 上述代码中,`n_clusters` 参数指定了期望划分的簇数,可以根据具体需求调整。此外,还可以利用惯性(Inertia)指标评估聚类效果[^4]。 ```python # 输出惯性值(误差平方和) print(f"Inertia: {kmeans.inertia_}") ``` #### 数据离散化 为了将连续型数据转换为离散形式,可以依据聚类结果重新编码原始数据。例如,使用 Pandas 将每条记录映射到对应的簇编号上。 ```python import pandas as pd # 创建 DataFrame 存储原数据及其对应簇号 discretized_data = df.copy() discretized_data['cluster'] = labels # 查看前几行数据 print(discretized_data.head()) ``` 如果希望更精细地控制离散区间,则需额外引入业务逻辑判断标准[^5]。 --- ### 注意事项 1. **初始质心的选择**:随机种子 (`random_state`) 可确保每次运行得到一致的结果。 2. **维度灾难问题**:当面对高维稀疏矩阵时,建议先执行降维操作再实施 KMeans[^1]。 3. **最优簇数确定**:采用肘部法则 (Elbow Method) 或 Gap Statistic 方法辅助决策最佳分组数目[^2]。 ---
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