本文参考《数据科学家联盟》饼干文章。
一、无量纲化：最值归一化、均值方差归一化及sklearn中的Scaler
在量纲不同的情况下，不能反映样本中每一个特征的重要程度时，将需要使用归一化方法。
一般来说解决方法为把所有的数据都映射到同一个尺度（量纲）上。
1、常用的数据归一化有两种：
最值归一化(normalization)：
把所有数据映射到0-1之间。最值归一化的使用范围是特征的分布具有明显边界的(分数0～100分、灰度0～255)，受outlier的影响比较大
均值方差归一化(standardization)：
把所有数据归一到均值为0方差为1的分布中。适用于数据中没有明显的边界，有可能存在极端数据值的情况.
2、sklearn中的Scaler
建模时要将数据集划分为训练数据集&测试数据集。
训练数据集进行归一化处理，需要计算出训练数据集的均值mean_train和方差std_train。
问题是：我们在对测试数据集进行归一化时，要计算测试数据的均值和方差么？
答案是否定的。在对测试数据集进行归一化时，仍然要使用训练数据集的均值train_mean和方差std_train。这是因为测试数据是模拟的真实环境，真实环境中可能无法得到均值和方差，对数据进行归一化。只能够使用公式(x_test - mean_train) / std_train并且，数据归一化也是算法的一部分，针对后面所有的数据，也应该做同样的处理.
因此我们要保存训练数据集中得到的均值和方差。
在sklearn中专门的用来数据归一化的方法：StandardScaler。
###下载数据集 import numpy as np from sklearn import datasets from sklearn.model_selection import train_test_split iris = datasets.load_iris() X = iris.data y = iris.target X_train,X_test,y_train,y_test = train_test_split(iris.data,iris.target,test_size=0.2,random_state=666) ###归一化 from sklearn.preprocessing import StandardScaler standardScaler = StandardScaler() # 归一化的过程跟训练模型一样 standardScaler.fit(X_train) standardScaler.mean_ standardScaler.scale_ # 表述数据分布范围的变量，替代std_ # 使用transform X_train_standard = standardScaler.transform(X_train) X_test_standard = standardScaler.transform(X_test)
二、缺失值处理
1、确定缺失值范围
对每个字段都计算其缺失值比例，然后按照缺失比例和字段重要性，分别制定策略，可用下图表示：
2、去除不需要的字段
建议清洗每做一步都备份一下，或者在小规模数据上试验成功再处理全量数据。
3、填充缺失内容
1）人工填充（filling manually）
根据业务知识来进行人工填充。
2）特殊值填充（Treating Missing Attribute values as Special values）
将空值作为一种特殊的属性值来处理，它不同于其他的任何属性值。如所有的空值都用“unknown”填充。一般作为临时填充或中间过程。
df['Feature'].fillna('unknown', inplace=True)
3）统计量填充
若缺失率较低（小于95%）且重要性较低，则根据数据分布的情况进行填充。
常用填充统计量：
-
平均值：
对于数据符合均匀分布，用该变量的均值填补缺失值。
-
中位数：
对于数据存在倾斜分布的情况，采用中位数填补缺失值。
-
众数：
离散特征可使用众数进行填充缺失值。
平均值填充法：
将初始数据集中的属性分为数值属性和非数值属性来分别进行处理。
# 以pandas库操作为例
display(df.head(10))
# 填充前数据
Feature1 Feature2 Label
0 1.0 A 1
1 2.0 A 1
2 3.0 A 1
3 4.0 C 1
4 NaN A 1
5 2.0 None 0
6 3.0 B 0
7 3.0 None 0
8 NaN B 0
9 NaN B 0
# 均值填充
df['Feature1'].fillna(df['Feature1'].mean(), inplace=True)
# 中位数填充
df['Feature2'].fillna(df['Feature2'].mode().iloc[0], inplace=True)
display(df.head(10))
# 填充后数据
Feature1 Feature2 Label
0 1.000000 A 1
1 2.000000 A 1
2 3.000000 A 1
3 4.000000 C 1
4 2.571429 A 1
5 2.000000 A 0
6 3.000000 B 0
7 3.000000 A 0
8 2.571429 B 0
9 2.571429 B 0
条件平均值填充法（Conditional Mean Completer）：
在该方法中，用于求平均值/众数/中位数并不是从数据集的所有对象中取，而是从与该对象具有相同决策属性值的对象中取得。
# 条件平均值填充
def condition_mean_fillna(df, label_name, feature_name):
mean_feature_name = '{}Mean'.format(feature_name)
group_df = df.groupby(label_name).mean().reset_index().rename(columns={feature_name: mean_feature_name})
df = pd.merge(df, group_df, on=label_name, how='left')
df.loc[df[feature_name].isnull(), feature_name] = df.loc[df[feature_name].isnull(), mean_feature_name]
df.drop(mean_feature_name, inplace=True, axis=1)
return df
df = condition_mode_fillna(df, 'Label', 'Feature2')
4）模型预测填充
使用待填充字段作为Label，没有缺失的数据作为训练数据，建立分类/回归模型，对待填充的缺失字段进行预测并进行填充。
最近距离邻法（KNN）
先根据欧式距离或相关分析来确定距离具有缺失数据样本最近的K个样本，将这K个值加权平均/投票来估计该样本的缺失数据。
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier, KNeighborsRegressor
def knn_missing_filled(x_train, y_train, test, k = 3, dispersed = True):
'''
@param x_train: 没有缺失值的数据集
@param y_train: 待填充缺失值字段
@param test: 待填充缺失值数据集
'''
if dispersed:
clf = KNeighborsClassifier(n_neighbors = k, weights = "distance")
else:
clf = KNeighborsRegressor(n_neighbors = k, weights = "distance")
clf.fit(x_train, y_train)
return test.index, clf.predict(test)
回归（Regression）
基于完整的数据集，建立回归方程。对于包含空值的对象，将已知属性值代入方程来估计未知属性值，以此估计值来进行填充。当变量不是线性相关时会导致有偏差的估计。常用线性回归。
4）重新取数
如果某些指标非常重要又缺失率高，那就需要和取数人员或业务人员了解，是否有其他渠道可以取到相关数据。
三、处理分类型特征：编码与哑变量
参考链接：https://www.cnblogs.com/juanjiang/archive/2019/05/30/10948849.html
在机器学习中，大多数算法，譬如逻辑回归，支持向量机SVM，k近邻算法等都只能够处理数值型数据，不能处理文字，在sklearn当中，除了专用来处理文字的算法，其他算法在fit的时候全部要求输入数组或矩阵，也不能够导入文字型数据（其实手写决策树和普斯贝叶斯可以处理文字，但是sklearn中规定必须导入数值型）。然而在现实中，许多标签和特征在数据收集完毕的时候，都不是以数字来表现的。比如说，学历的取值可以是["小学"，“初中”，“高中”，"大学"]，付费方式可能包含["支付宝"，“现金”，“微信”]等等。在这种情况下，为了让数据适应算法和库，我们必须将数据进行编码，即是说，将文字型数据转换为数值型。
preprocessing.LabelEncoder：标签专用，能够将分类转换为分类数值
preprocessing.OrdinalEncoder：特征专用，能够将分类特征转换为分类数值
preprocessing.OneHotEncoder：独热编码，创建哑变量
四、处理连续型特征：二值化与分段
-
sklearn.preprocessing.Binarizer
根据阈值将数据二值化（将特征值设置为0或1），用于处理连续型变量。大于阈值的值映射为1，而小于或等于阈值的值映射为0。默认阈值为0时，特征中所有的正值都映射到1。二值化是对文本计数数据的常见操作，分析人员可以决定仅考虑某种现象的存在与否。它还可以用作考虑布尔随机变量的估计器的预处理步骤（例如，使用贝叶斯设置中的伯努利分布建模）。