Python3实现常用数据标准化方法

发布时间：2019-08-07 14:07:05编辑：auto阅读（2574）

数据标准化是机器学习、数据挖掘中常用的一种方法。包括我自己在做深度学习方面的研究时，数据标准化是最基本的一个步骤。数据标准化主要是应对特征向量中数据很分散的情况，防止小数据被大数据（绝对值）吞并的情况。另外，数据标准化也有加速训练，防止梯度爆炸的作用。下面是从李宏毅教授视频中截下来的两张图。

左图表示未经过数据标准化处理的loss更新函数，右图表示经过数据标准化后的loss更新图。可见经过标准化后的数据更容易迭代到最优点，而且收敛更快。

[0, 1] 标准化是最基本的一种数据标准化方法，指的是将数据压缩到0～1之间。标准化公式如下，
$x = \dfrac{x - min(x)}{max(x) - mix(x)}$

def MaxMinNormalization(x, min, max):
    """[0,1] normaliaztion"""
    x = (x - min) / (max - min)
    return x

或者，

def MaxMinNormalization(x):
    """[0,1] normaliaztion"""
    x = (x - np.min(x)) / (np.max(x) - np.min(x))
    return x

Z-score标准化是基于数据均值和方差的标准化化方法。标准化后的数据是均值为0，方差为1的正态分布。这种方法要求原始数据的分布可以近似为高斯分布，否则效果会很差。标准化公式如下，
$x = \dfrac{x - mean}{std}$

代码实现，

def ZscoreNormalization(x, mean_, std_):
    """Z-score normaliaztion"""
    x = (x - mean_) / std_
    return x

或者，

def ZscoreNormalization(x):
    """Z-score normaliaztion"""
    x = (x - np.mean(x)) / np.std(x)
    return x

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