什麼是離散化？ - 分析Vidhya

數據離散：數據科學中的至關重要的預處理技術

數據離散化是數據分析和機器學習中的基本預處理步驟。它將連續數據轉換為離散形式，使其與為離散輸入設計的算法兼容。此過程可增強數據可解釋性，優化算法效率，並為分類和聚類等任務準備數據集。本文深入研究了離散的方法，優勢和應用程序，突出了其在現代數據科學中的重要性。

目錄：

• 什麼是數據離散化？
• 數據離散的必要性
• 離散步驟
• 三種關鍵離散技術：
  • 相等的額定箱
  • 等頻箱
  • 基於Kmeans的binning
• 離散化的應用
• 概括
• 常見問題

什麼是數據離散化？

數據離散化將連續變量，函數和方程式轉換為離散表示形式。這對於準備機器學習算法的數據至關重要，該算法需要離散的輸入以進行有效的處理和分析。

數據離散的必要性

許多機器學習模型，尤其是使用分類變量的模型，無法直接處理連續數據。離散化通過將連續數據分為有意義的間隔或垃圾箱來解決這一問題。這簡化了複雜的數據集，提高了解釋性，並可以有效利用某些算法。例如，由於維度和復雜性降低，決策樹和幼稚的貝葉斯分類器通常受益於離散數據。此外，離散化可以揭示隱藏在連續數據中的模式，例如年齡組和購買行為之間的相關性。

離散步驟：

1. 數據理解：分析問題中的連續變量，它們的分佈，範圍和角色。
2. 技術選擇：選擇適當的離散方法（基於等寬，相等的頻率或基於聚類的寬度）。
3. bin確定：根據數據特徵和問題要求定義間隔或類別的數量。
4. 離散應用：將連續值映射到其相應的垃圾箱，用垃圾箱標識符代替它們。
5. 轉換評估：評估離散化對數據分佈和模型性能的影響，以確保保留關鍵模式。
6. 結果驗證：驗證離散化是否與問題的目標保持一致。

三種關鍵離散技術：

應用於加利福尼亞州住房數據集的離散化技術：

 ＃導入必要的庫
來自sklearn.datasets import fetch_california_housing
從sklearn.prepercess in“進口kbinsdiscretizer”
導入大熊貓作為pd

＃加載加利福尼亞州住房數據集
data = fetch_california_housing（as_frame = true）
df = data.frame

＃關注“ MEDINC”（中位收入）功能
功能='medinc'
打印（“原始數據：”）
打印（df [[[feature]]。head（）） 

1。等寬度箱：將數據范圍劃分為相等大小的箱。對於可視化或數據范圍一致時的數據分佈有用。

 ＃等寬的箱
df ['quare_width_bins'] = pd.cut（df [feature]，bins = 5，labels = false）

2。相等的binning：創建具有大致相同數量數據點的垃圾箱。在分類中平衡班級大小或創建統一垃圾箱進行統計分析的理想選擇。

 ＃相等的binning
df ['quare_frequency_bins'] = pd.qcut（df [feature]，q = 5，labels = false）

3。基於Kmeans的binning：使用K-均值聚類將相似值分組為箱。最適合具有復雜分佈或自然分組的數據，不容易通過相等或相等的頻率方法捕獲。

 ＃基於Kmeans的binning
k_bins = kbinsdiscretizer（n_bins = 5，encode ='ordinal'，策略='kmeans'）
df ['kmeans_bins'] = k_bins.fit_transform（df [[[feature]]）。astype（int）

查看結果：

 ＃結合和顯示結果
打印（“ \ ndiscretized數據：”）
print（df [[[feature，'quare_width_bins'，'等於_frequency_bins'，'kmeans_bins']]。head（）） 

輸出說明：該代碼演示了三種離散化技術在“ MEDINC”列中的應用。相等的寬度產生了5個相等範圍的垃圾箱，相等的頻率創建了5個具有相等樣本計數的垃圾箱，而K-均值組相似的收入值將5個集群類似。

離散的應用：

1. 改進的模型性能：諸如決策樹和幼稚貝葉斯之類的算法通常受益於離散數據。
2. 非線性關係處理：揭示變量之間的非線性模式。
3. 異常管理：降低異常值的影響。
4. 功能減少：在保留關鍵信息的同時簡化數據。
5. 增強的可視化和解釋性：易於可視化和理解。

概括：

數據離散化是一種強大的預處理技術，可簡化機器學習的連續數據，從而提高模型性能和解釋性。方法的選擇取決於特定數據集和分析的目標。

常見問題：

Q1。 K-均值聚類如何工作？ A1。 K-均基於與聚類質心的接近度將數據分組為K群集。

Q2。分類和連續數據有何不同？ A2。分類數據代表不同的組，而連續數據表示範圍內的數值。

Q3。什麼是常見的離散方法？ A3。相等的寬度，相等的頻率和基於聚類的方法是常見的。

Q4。為什麼離散化在機器學習中很重要？ A4。它提高了與分類數據最有效的模型的性能和解釋性。

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