数据预处理:独热编码(One-Hot Encoding)

问题由来

在很多机器学习任务中,特征并不总是连续值,而有可能是分类值。

例如,考虑一下的三个特征:

[“male”, “female”]

[“from Europe”, “from US”, “from Asia”]

[“uses Firefox”, “uses Chrome”, “uses Safari”, “uses Internet
Explorer”]

如果将上述特征用数字表示,效率会高很多。例如:

[“male”, “from US”, “uses Internet Explorer”] 表示为[0, 1, 3]

[“female”, “from Asia”, “uses Chrome”]表示为[1, 2, 1]

但是,即使转化为数字表示后,上述数据也不能直接用在我们的分类器中。因为,分类器往往默认数据数据是连续的(可以计算距离?),并且是有序的(而上面这个0并不是说比1要高级)。但是,按照我们上述的表示,数字并不是有序的,而是随机分配的。

独热编码

为了解决上述问题,其中一种可能的解决方法是采用独热编码(One-Hot Encoding)。独热编码即 One-Hot 编码,又称一位有效编码,其方法是使用N位状态寄存器来对N个状态进行编码,每个状态都由他独立的寄存器位,并且在任意时候,其中只有一位有效。

例如:

自然状态码为:000,001,010,011,100,101

独热编码为:000001,000010,000100,001000,010000,100000

可以这样理解,对于每一个特征,如果它有m个可能值,那么经过独热编码后,就变成了m个二元特征(如成绩这个特征有好,中,差变成one-hot就是100, 010, 001)。并且,这些特征互斥,每次只有一个激活。因此,数据会变成稀疏的。

这样做的好处主要有:

  1. 解决了分类器不好处理属性数据的问题

  2. 在一定程度上也起到了扩充特征的作用

特征的归一化处理

基于树的方法不需要进行特征的归一化,决策树是没有特征大小的概念的,只有特征处于他分布的哪一部分的概念。例如随机森林,bagging与boosting等方法。如果是基于参数的模型或者基于距离的模型,因为需要对参数或者距离进行计算,都需要进行归一化。

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