2018 03 22 第三章 資料預處理

2021-08-17 10:21:03 字數 2800 閱讀 7583

資料要滿足應用需求,必須是高質量的。高質量是指:準確性、完整性、一致性、時效性、可信性和可解釋性。

3.1.2 資料預處理的主要任務?

資料預處理的主要步驟是  (不互斥):資料清理、資料整合、資料規約和資料變換。

3.2 資料清理

現實世界的資料一般是不完整的、有雜訊的和不一致的、資料清理例程試圖填充缺失的值、光滑雜訊並識別離群點、糾正資料中的不一致。

忽略元組:如果元組有多個屬性值缺失,可以考慮忽略元組;否則,就不能使用該元組的剩餘屬性值;

人工填寫缺失值:費時,缺失資料量大的時候行不通;

使用乙個全域性常量填充缺失值:比如用unknown或者0等來表示,但是挖掘程式可能會誤以為這些常量有特殊的含義;

使用屬性的中心度量填充缺失值:對於正常的(對稱的)資料,可以用均值填充缺失值;傾斜的資料,可以用中位數;

使用與給定元組屬同一類的所有樣本的屬性均值或中位數:與4類似,但是樣本限制到了同一類;

使用最可能值填充:使用回歸、貝葉斯等推理技術,**缺失值。是比較流行的做法。

注意:資料缺失,不代表資料有錯誤,因為有些情況下,屬性就是沒有值的。

3.2.1 雜訊資料處理辦法

雜訊是被測量的變數的隨機誤差或方差,可以用資料光滑技術來「光滑」資料,去掉雜訊。資料光滑技術有:

分箱(binning):等頻/等寬分箱,箱內可以用均值、中位數、箱邊界光滑;

回歸(redression):用乙個函式擬合資料,如:線性回歸、多元線性回歸;

離群點分析(outlier analysis):通過聚類來檢測離群點

將資料清理作為乙個過程,用一些資料清理工具,如potter's wheel來清理資料,或者是開發資料變換操作的規範說明語言。

3.3 資料整合

資料探勘需要資料整合,合併來自多個資料儲存的資料。

在資料整合中,冗餘是另乙個問題。比如屬性命名不一致導致的冗餘;乙個屬性若是可以由其他屬性匯出,也是冗餘。

有些冗餘可以被相關分析檢測到,相關分析可以根據可用的資料,度量乙個屬效能在多大程度上蘊含另乙個。

標稱屬性,用χ2檢驗;數值屬性,使用相關係數(correlation coefficient)和協方差(covariance),評估乙個屬性是如何隨另乙個屬性變化的。計算方法見p62-65。

處理檢測屬性級別的重複外,還要檢測元組級別的重複。比如:若訂單表中包含收貨人資訊,則同乙個收貨人可能以不同的位址出現在訂單資料庫中。

對於現實世界的同一實體,來自不同資料來源的屬性值可能不同,這可能是因為表示、尺度或編碼不同。例如重量、尺寸等度量單位。

3.4 資料規約

直接處理海量資料需要很長時間,資料規約技術可以得到資料集的規約表示,規約後的資料集比原始資料集小的多,並且保持原始資料的完整性。即:在規約後的資料集上進行挖掘更快,並且會產生與原始資料集近乎相同的結果。

3.4.1 資料規約策略

資料規約策略包括:

維規約、數量規約、資料壓縮。

3.4.2 維規約

減少所考慮的隨機變數或屬性的個數。具體方法有:

小波變換:(看不懂,pass了,我也很無奈)

主成分分析pca:探索最能代表資料的k和n維正交向量(k<=n),把原始資料投影到乙個低維空間。

屬性子集選擇:刪除不相關或冗餘的屬性減少資料量。找出最小屬性集,使得資料類的概率分布盡可能地接近使用所有屬性得到的原分布。

3.4.3 數量規約

用替代的、較小的資料表示形式替換原資料。具體方法有:

回歸和對數線性模型:如線性回歸、多元回歸(y=ax+b)

直方圖:等寬、等頻

聚類:類內相似、類間不同

抽樣:用樣本資料代替原始資料,抽樣方法有:無放回簡單隨機抽樣、有放回簡單隨機抽樣、簇抽樣(粒度:簇)、分層抽樣

資料立方體聚集

3.4.4 資料壓縮

有失真壓縮和無失真壓縮。

3.5 資料變換與資料離散化

在資料變換中,資料被變換或統一成一種適合於挖掘的形式。資料變換策略有:

光滑:去掉資料的雜訊,這類技術包括分箱、回歸和聚類;

屬性構造(特徵構造):根據給定的屬性構造出新的屬性並新增在屬性集中,如根據單價與數量屬性,構造出總價屬性;

聚集:對資料進行彙總或聚集,如將月收入彙總成年收入;

規範化:把屬性資料按比例縮放,使之落入乙個特定的小區間;具體方法有:最小-最大規範化、z分數(z-score規範化)、小數定標規範化:

離散化:數值屬性的原始值用區間標籤或概念標籤替換,如:將具體的年齡替換成youth、adult、senior,可以通過分箱技術、聚類、決策樹等技術離散化。

最小-最大規範化方法:

v'=(v-min)/(max-min)*(new_max-new_min)+new_min

z分數規範化:

v'=(v-mean)/σ

小數定標規範化:

v'=v/10^j j是使得max(v')<1的最小整數

由標稱資料產生概念分層:比如street可以泛化到更高的層次中city或country

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