数据预处理
数据预处理方法和内容
数据预处理方法和内容摘要：一、数据预处理的重要性二、数据预处理的方法1.数据清洗2.数据转换3.数据规范化三、数据预处理的内容1.缺失值处理2.异常值处理3.数据类型转换4.数据归一化四、实际应用案例分析五、总结与展望正文：数据预处理是数据分析过程中至关重要的一个环节，它直接影响到后续数据分析的结果和质量。
数据预处理主要包括数据清洗、数据转换和数据规范化等方法。
一、数据预处理的重要性数据预处理的重要性体现在以下几个方面：1.提高数据质量：通过对原始数据进行清洗、转换和规范化等操作，可以消除数据中的错误和异常，提高数据的准确性和可靠性。
2.方便后续分析：经过预处理的数据更容易进行统计分析和建模，从而提高数据分析的效果。
3.提高模型预测精度：数据预处理可以消除数据中的噪声和异常值，降低模型的过拟合风险，提高预测精度。
二、数据预处理的方法1.数据清洗：数据清洗是指对数据中的错误、缺失、异常等进行处理的过程。
主要包括删除重复记录、填补缺失值、处理异常值等。
2.数据转换：数据转换是指将原始数据转换为适合分析的数据形式。
主要包括数据类型转换、数据结构调整等。
3.数据规范化：数据规范化是指将数据按照一定的标准进行归一化处理，使数据具有可比性和一致性。
主要包括数据归一化和标准化等。
三、数据预处理的内容1.缺失值处理：缺失值处理是数据预处理中的一个重要环节。
常用的方法有：均值填充、中位数填充、众数填充、线性插值、三次样条插值等。
2.异常值处理：异常值处理是为了消除数据中的异常点，常用的方法有：箱线图法、z分数法、3σ法则等。
3.数据类型转换：数据类型转换是将数据从一种类型转换为另一种类型。
例如，将字符串转换为数字、将日期转换为数值等。
4.数据归一化：数据归一化是将数据缩放到一个统一的区间范围内。
常用的方法有：最大最小归一化、z分数归一化、分位数归一化等。
四、实际应用案例分析以房价预测为例，首先对原始数据进行缺失值处理、异常值处理和数据类型转换，然后对数据进行归一化处理，最后进行建模分析和预测。
数据预处理的方法有哪些
数据预处理的方法有哪些数据预处理是数据分析中非常重要的一部分，它的目的是清洗、转换和整合原始数据，以便于后续的分析和建模。
在数据预处理过程中，我们需要采取一系列的方法来处理数据，以确保数据的质量和可用性。
下面将介绍一些常用的数据预处理方法。
首先，数据清洗是数据预处理的重要环节。
数据清洗的主要任务是处理缺失值、异常值和重复值。
对于缺失值，我们可以采取删除、填充或插值的方法进行处理。
对于异常值，可以通过箱线图、散点图等方法进行识别和处理。
而对于重复值，我们可以直接将重复的数据进行删除或者合并。
其次，数据转换也是数据预处理的重要环节。
数据转换的主要任务是对数据进行标准化、归一化、离散化等处理。
标准化可以消除不同量纲的影响，使得不同指标具有可比性。
归一化可以将数据映射到一个特定的区间内，以便于机器学习算法的收敛和加速。
离散化可以将连续型数据转换为离散型数据，方便进行分类和聚类分析。
另外，数据整合也是数据预处理的重要环节。
数据整合的主要任务是将来自不同数据源的数据进行整合和合并。
在数据整合过程中，我们需要考虑数据的一致性和完整性，确保数据的准确性和可靠性。
数据整合可以通过数据库连接、数据合并等方式进行处理，以便于后续的分析和建模。
此外，特征选择也是数据预处理的重要环节。
特征选择的主要任务是从原始数据中选择出对目标变量有重要影响的特征，以减少模型的复杂性和提高模型的泛化能力。
特征选择可以通过相关性分析、方差分析、主成分分析等方法进行处理，以提高模型的预测能力和解释能力。
最后，数据预处理还涉及到数据的降维和数据的平衡处理。
数据的降维可以通过主成分分析、线性判别分析等方法进行处理，以减少数据的维度和提高模型的计算效率。
数据的平衡处理可以通过过采样、欠采样等方法进行处理，以解决数据不平衡导致的模型预测偏差问题。
综上所述，数据预处理是数据分析中非常重要的一部分，它涉及到数据清洗、数据转换、数据整合、特征选择、数据降维和数据平衡处理等多个环节。
简述数据预处理的概念及预处理流程方法。
简述数据预处理的概念及预处理流程方法。
：
数据预处理是指在数据挖掘之前，对原始数据进行必要的清理、集成、转换、离散、归约、特征选择和提取等一系列处理工作，以达到挖掘算法进行知识获取研究所要求的最低规范和标准。
数据预处理的流程方法主要包括：
1.数据清洗：这个阶段主要是对原始数据中的异常值、缺失值等进行处理，以保证数
据的准确性和完整性。
具体方法包括填充异常值、插补缺失值等。
2.数据集成：这个阶段主要是将多个数据源的数据进行整合，形成一个统一的数据集。
在整合过程中需要解决数据之间的匹配、转换、冗余等问题。
3.数据变换：这个阶段主要是对数据进行标准化、归一化、特征选择、降维等方法，
使得数据满足模型的需求，提高建模效果。
4.特征提取：这个阶段主要是从原始数据中提取出有用的特征，这些特征能够更好地
反映数据的规律和模式。
常用的特征提取方法有主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）等。
5.数据规约：对于高维的数据，需要进行数据压缩，例如主成分分析（PCA）等技术
来达到数据规约的目的。
数据预处理方法
数据预处理方法数据预处理是数据分析的重要步骤，它包括数据清洗、数据集成、数据变换和数据规约等过程。
在进行数据分析之前，我们需要对原始数据进行预处理，以确保数据的质量和准确性。
本文将介绍数据预处理的方法和步骤，帮助读者更好地理解和应用数据预处理技术。
1. 数据清洗。
数据清洗是数据预处理的第一步，其目的是检测和纠正数据集中的错误、不完整或不准确的部分。
常见的数据清洗方法包括去除重复值、处理缺失值、处理异常值和处理不一致的数据等。
去除重复值可以通过对数据集进行去重操作来实现，而处理缺失值可以采用删除、插补或使用默认值等方法。
处理异常值可以通过统计分析或专业领域知识来识别和处理，处理不一致的数据则需要进行数据转换和统一格式等操作。
2. 数据集成。
数据集成是将多个数据源中的数据合并成一个一致的数据集的过程。
在数据集成过程中，需要解决数据冗余和一致性等问题。
常见的数据集成方法包括数据合并、数据连接和数据聚合等。
数据合并是将两个或多个数据集按照某个共同的属性进行合并，数据连接是基于某个共同的属性将两个数据集进行连接，数据聚合是将多个数据集中的数据进行聚合运算，如求和、计数、平均值等。
3. 数据变换。
数据变换是将原始数据转换成适合建模的形式的过程。
常见的数据变换方法包括数据标准化、数据离散化、数据变换和数据规范化等。
数据标准化是将数据按照一定的比例进行缩放，以便于模型的收敛和计算。
数据离散化是将连续型数据转换成离散型数据，以便于进行分类和聚类分析。
数据变换是对原始数据进行函数变换，以便于发现数据的隐藏规律。
数据规范化是将数据按照一定的规范进行转换，以便于不同数据之间的比较和分析。
4. 数据规约。
数据规约是通过压缩数据集的大小，以减少数据存储和分析的开销。
常见的数据规约方法包括属性规约和数值规约。
属性规约是通过选择重要的属性来减少数据集的维度，以便于降低数据的复杂度和提高数据分析的效率。
数值规约是通过对数据进行聚合运算，以减少数据集的大小和复杂度，同时保持数据的统计特性。
数据预处理
o z-score规范化：属性A的值基于A的平均值和标准差规范化，计算
v'
vA
A
o小数定标规范化：通过移动属性A的小数点位置进行规范化，计算
v'
v 10 j
数据预处理
属性构造：由给定的属性构造和添加新的属性，以帮助 提高精度和对高维数据结构的理解。例如，我们可能根 据属性height和width添加属性area。通过组合属性， 属性构造可以发现关于数据属性间联系的丢失信息，这 对知识发现是有用的。
能地接近使用所有属性的原分布。 5. 优点：减少了出现在发现模式上的属性的数目，使得
模式更易于理解。
数据预处理
属性子集选择方法包括以下技术：
1) 逐步向前选择：由空属性集开始，每次都选择原属性集中最好 的属性，将其添加到集合中。
2) 逐步向后删除：由整个属性集开始，在每一步，删除掉尚在属 性集中的最坏属性。
问题2：冗余 一个属性若能由另一个表导出，它便是冗余的。例如年薪。属性或 维命名的不一致也可能导致数据集中的冗余。
解决方法：可利用相关分析的方法检测冗余。 除了检测属性间的冗余外，“重复”也当在元组级进行检测。 所谓重复是指对于同一数据，存在两个或多个相同的元组。
数据预处理
问题3：数据值冲突的检测和处理
2. 用于一些具体的web挖掘中的方法
3.
使用预处理：数据净化、用户识别、会话识别、
帧
4.
等
页面识别、路径补缺、事务识别
5.
结构预处理：站点拓扑
6.
内容预处理：页面信息抽取、信息主观兴趣特
征定
数据预处理
I. 一般的预处理方法
II. 数据清理 原因：现实世界的数据一般是脏的、不完整和不一致的。 功能：填充空缺值、识别孤立点、消除噪声、纠正数据 不一致。 具体实现：
数据的预处理方法
数据的预处理方法数据的预处理是指在进行数据分析或建立模型之前，对原始数据进行清洗、转换和集成等一系列操作的过程。
数据的预处理对于保证数据质量、提高模型性能以及得到准确的分析结果非常重要。
下面将详细介绍数据的预处理方法。
1. 数据清洗：数据清洗是数据预处理的第一步，主要包括处理数据中的缺失值、异常值和重复值。
- 处理缺失值：可以采用三种方法来处理缺失值，包括删除含有缺失值的样本、删除含有过多缺失值的特征以及用合适的方法填充缺失值。
填充缺失值的方法包括用平均值、中位数、众数或者是前后数据进行插值等。
- 处理异常值：异常值的处理可以采用删除或者替换的方法。
删除异常值的方法是删除超过一定范围的数据，例如3倍标准差之外的值，或者是根据专业知识定义异常值的范围。
替换异常值的方法包括用平均值、中位数或者是插值等。
- 处理重复值：重复值的处理可以采用删除的方法，即删除重复的数据。
2. 数据转换：数据转换是对数据进行标准化和转换的过程，主要包括对数据进行缩放、离散化和编码等。
- 数据缩放：数据缩放的目的是将不同单位和量纲的数据转换到一个相同的尺度上，以消除量纲对模型的影响。
常见的数据缩放方法有标准化和归一化。
标准化将数据按照均值为0，方差为1的方式进行缩放，而归一化将数据映射到0和1之间。
- 数据离散化：数据离散化是将连续型数据转化为离散型数据的过程。
离散化的方法包括等宽离散化和等频离散化。
等宽离散化将数据按照相同的宽度进行划分，而等频离散化将数据按照相同的频率进行划分。
- 数据编码：数据编码是将非数值型数据转化为数值型数据的过程。
常见的数据编码方法有独热编码和标签编码。
独热编码将每个类别编码成一个向量，其中只有一个元素为1，而其他元素为0，而标签编码将每个类别编码成一个整数。
3. 数据集成：数据集成是将多个数据源的数据集成为一个一致的数据集的过程。
数据集成主要包括数据清洗、数据转换和数据匹配等。
- 数据清洗：数据集成的第一步是对数据进行清洗，包括处理缺失值、异常值和重复值等。
数据预处理的概念
数据预处理的概念
数据预处理的概念数据预处理是指在进行数据分析和建模之前对原始数据进行清洗、转换和整理的过程。
它是数据分析的关键步骤之一，能够提高数据质量和准确性，从而有效地支持决策和预测。
数据预处理包括数据清洗。
在这一步骤中，我们需要检查数据中是否存在缺失值、异常值和重复值。
缺失值可能会影响分析结果的准确性，因此我们需要决定如何处理这些缺失值，比如删除或填充。
异常值可能是由于数据采集错误或其他原因导致的，我们需要识别并决定如何处理这些异常值。
重复值可能会导致分析结果的偏差，因此我们需要去除重复值，确保数据的唯一性。
数据预处理还包括数据转换。
在这一步骤中，我们需要将数据转换为适合分析的形式。
例如，对于分类变量，我们可以将其转换为虚拟变量，以便在建模过程中使用。
对于数值变量，我们可以进行标准化或归一化处理，以消除不同变量之间的量纲差异。
数据预处理还包括数据整理。
在这一步骤中，我们需要对数据进行排序、合并或分割，以便更好地支持分析和建模。
例如，我们可以根据时间顺序对数据进行排序，以便进行时间序列分析。
我们还可以将多个数据集合并在一起，以便进行更全面的分析。
数据预处理是数据分析的重要环节，它能够提高数据质量和准确性，为决策和预测提供可靠的支持。
通过数据清洗、转换和整理，我们能够更好地理解和利用数据，从而取得更好的分析结果。
数据预处理方法与改进的建议
特点：直接形成簇并对簇进行描述，不需要任何先验知识。
3
2
1
4
噪声数据的处理——聚类
噪声数据的处理——聚类
回归：发现两个相关的变量之间的变化模式，通过使数据适合一个函数来平滑数据，即利用拟合函数对数据进行平滑。
方法：线性回归（简单回归）：利用直线建模，将一个变量看作另一个变量的线性函数。
如：Y=aX+b，其中a、b称为回归系数，可用最小二乘法求得a、b系数。非线性回归
某些不同的处理方法在不同的阶段可分别使用。
预处理方法中有较多的统计方法。
01
02
03
对数据预处理方法的分析与思考
分箱：可以选用箱均值或箱中位数来平滑噪声，也可以用做数值归约和概念分层产生的离散方法。
数据归约——数据立方体聚集
数据归约——数据立方体聚集
聚集后的销售数据立方体
1
2
3
但没有丢失分析任务所需的信息。
4
对年度内的
5
各季度数据进行
6
数据归约——数据立方体聚集
1
维归约——去掉无关的属性，减少数据挖掘处理的数据量。
2
例如：挖掘顾客是否会在商场购买Mp3 播放机的分类规则时，顾客的电话号码很可能与挖掘任务无关，应该可以去掉。
簇：一组数据对象集合。同一簇内的所有对象具有相似性，不同簇间对象具有较大差异性。
聚类：将物理的或抽象对象的集合分组为由不同簇，找出并清除那些落在簇之外的值（孤立点），这些孤立点被视为噪声。
通过聚类分析发现异常数据：相似或相邻近的数据聚合在一起形成了各个聚类集合，而那些位于这些聚类集合之外的数据对象，自然而然就被认为是异常数据。
三种类型的属性值：
以通过将属性（连续取值）域值范围分为若干区间，来帮助消减一个连续（取值）属性的取值个数。
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整体度量
众数(mode)：集合中出现频率最高的值。 单峰、多峰（双峰、三峰…）、无众数 对于适度倾斜的单峰频率曲线，有如下 的经验关系：
mean mode 3(mean median)
中位数、均值和众数
16
2.2.2 度量数据的离散程度
极差
最大值与最小值之差
四分位数
通过穷举搜索找出有属性的最佳子集是不现实的 。通常采用压缩搜索空间的启发式算法。如贪心 算法：从局部最优到全局最优。
逐步向前选择 逐步向后删除 向前选择和向后删除的结合 决策树归纳
2.5.3 维度归约
维度归约使用数据编码或变换，以便得到 原数据的归约或“压缩”表示。分为无损 和有损两种。
2.2 描述性数据汇总
获得数据的总体印象对于成功的数据预处理是 至关重要的。
描述性数据汇总技术可以用来识别数据的典型 性质，突显哪些数据值应当视为噪声或离群点 。
动机：更好的理解数据。 主要内容：度量数据的中心趋势和离散程度、
描述数据汇总的图形显示。
2.2.1 度量数据的中心趋势
数据变换将数据转换或统一成适合于 挖掘的形式。
2.4.1 数据集成
实体识别
元数据可帮助避免错误
属性冗余
相关分析
数据重复（元组冗余） 数据值冲突的检测与处理
表示、比例或编码不同
37
2.4.2 数据变换
平滑：去掉数据中的噪声。技术包括分箱、回归、
聚类。
聚集Aggregation ：对数据进行汇总或聚集。 数据泛化（概化）：使用概念分层，用高层概念
直方图、 分位数图、分位数-分位数图（q-q图） 散布图、散布图矩阵 局部回归（Loess）曲线
22
直方图 Histogram 概括给定属性分布的图形方法 每个矩形等宽
分位数图 Quantile Plot
观察单变量数据分布的简单有效方法
散布图scatter plot
存在问题： 若存在离群点，可能影响规范化
若在规范化后添加新的数据，当新数
据落在原数据的区间[minA, maxA]之 外，将导致“越界”错误。
规范化…
2） z-score规范化（零均值规范化）：属 性A的值基于A的平均值和标准差规范化。
v' v A A
对离群点不敏感
位数Q1 、中位数、上四分位数Q3和最大值
盒的长度等于IRQ 中位数用盒内的横线表示 盒外的两条线（胡须） 分别延伸到最小和
最大观测值。
盒图的功能 1.直观明了地识别数据集中的离群点 2.判断数据集的偏态和尾重 3.比较几批数据的形状
2.2.3 基本描述数据汇总的图形显示
可以对一个属性递归地进行离散化，产生 属性值的分层或多分辨率划分，称作概念 分层。
概念分层(concept hierarchy)用于归约数据
忽略元组 人工填写空缺值 使用一个全局常量填充空缺值 使用属性的平均值填充空缺值 使用与给定元组属同一类的所有样本
的平均值 使用最可能的值填充空缺值
28
2.3.2 噪声数据
分箱：
通过考察数据的“近邻”（周围的值） 来光滑有序数据的值。局部光滑。
回归：
用一个函数（回归函数）拟合数据来光 滑数据。
2.5.1 数据立方体聚集
数据立方体存储多维聚集信息，提供 对预计算的汇总数据进行快速访问。
如：立方体内存储季度销售额，若对 年销售额感兴趣，可对数据执行聚集 操作，例如sum()等。
2.5.2 属性子集选择
通过删除不相关或冗余的属性（或维）减小数据 集。
其目标是找出最小属性集，使得数据类的概率分 布尽可能地接近使用所有属性得到的原分布。
直接观察是否存在簇(cluster)，离群点等 每个点对应一个坐标对
局部回归（Loess）曲线 添加一条光滑曲线到散布图
2.3 数据清理
现实世界的数据一般是不完整的、有 噪声的和不一致的。
数据清理的任务： 填充缺失的值，光滑噪声并识别离群
点，纠正数据中的不一致。
2.3.1 缺失值
算数平均值 最常用
分布式度量 可以通过如下方法计算度量（即函数）：将 数据集划分成较小的子集，计算每个子集的 度量，然后合并计算结果，得到原（整个） 数据集的度量值。 sum()、count()、min()、max()
2.2.1 度量数据的中心趋势…
代数度量 可以通过应用一个代数函数于一个或多个分 布度量计算的度量。 mean()、中列数
2.5 数据归约 Data Reduction
对海量数据进行复杂的数据分析和挖掘将需要很 长时间，使得这种分析不现实或不可行。
数据归约技术可以用来得到数据集的归约表示， 它小得多，但仍接近保持原数据的完整性。
对归约后的数据集挖掘将更有效，并产生相同（ 或几乎相同）的结果。
数据归约
数据归约策略：
整体度量
中位数（median）：适用于倾斜的数据。近
似值计算如下：
median L1
(n
/
2 ( f me dian
f
)l
)c
设N个数值排序，若N为奇数，中位数是有序 集的中间值；若N为偶数，中位数是中间两个 值的平均值。
例如：1,3,5,7 中位数4
1,3,5,6,7 中位数5
非参数方法：直方图、聚类、抽样
抽样
用数据的小得多的随机样本（子集） 不是大型数据集。
抽样方法
s个样本无放回简单随机抽样（SRSWOR ）
s个样本有放回简单随机抽样（SRSWR） 聚类抽样 分层抽样
2.6 数据离散化和概念分层产生
数据离散化技术用少数区间标记替换连续 属性的数值，从而减少和简化了原来的数 据。
整体度量 必须对整个数据集计算的度量。 中位数、众数
代数度量
mean()：
x
1 n
n i 1
xi
加权平均：
n
wi xi
x
i 1 n
wi
i 1
截断均值：去掉高、低极端值得到的均 值。减小极端值对均值的影响。
中列数（midrange ）：(max+min)/2
* Partition into equal-frequency (equi-depth) bins:
- Bin 1: 4, 8, 9, 15
- Bin 2: 21, 21, 24, 25
- Bin 3: 26, 28, 29, 34
* Smoothing by bin means: * Smoothing by bin boundaries:
主要方法：
串压缩：无损，但只允许有限的数据操作。 小波变换（DWT）：有损，适合高维数据。 主成分分析（PCA）：有损，能更好地处理稀
疏数据。
2.5.4 数值归约
通过选择替代的、“较小的”数据 表示形式来减少数据量。
可以分为参数方法和非参数方法。
参数方法：回归（regression ）和对 数线性模型
中位数是第50个百分位数，是第2个四分位 数
第1个是第25个百分位数，Q1 中间四分位数极差 IQR = Q3 – Q1
离群点outlier
与数据的一般行为或模型不一致的数据对象
盒图 方差、标准差
反映了每个数与均值相比平均相差的数值 17
度量数据的离散程度…
盒图boxplot,也称箱线图 从下到上五条线分别表示最小值、下四分
简化数据、但产生同样或相似的结果 7
数据预处理的形式
小结
现实世界的数据一般是脏的、不完整的和不一 致的。
数据预处理技术可以改进数据的质量，从而有 助于提高其后的挖掘过程的精度和性能。
高质量的决策必然依赖于高质量的数据，因此 数据预处理是知识发现过程的重要步骤。
检测异常数据、尽早地调整数据并归约待分析 的数据，将在决策过程中得到高回报。
第2章 数据预处理
1
主要内容
2.1 为什么要预处理数据 2.2 描述性数据汇总 2.3 数据清理 2.4 数据集成和变换 2.5 数据归约 2.6 数据离散化和概念分层产生
2
2.1 数据预处理的原因
数据质量的含义
正确性（Correctness） 一致性（Consistency） 完整性（Completeness） 可靠性（Reliability）
聚类：将类似的值聚集为簇。 其他：如数据归约、离散化和概念分
层。
29
2.3.2 噪声数据
分箱：ห้องสมุดไป่ตู้
通过考察数据的“近邻”（周围的值） 来光滑有序数据的值。局部光滑。
划分：等频、等宽 光滑：用箱均值、用箱中位数、
用箱边界（去替换箱中的每个数 据）
30
分箱法光滑数据
Sorted data for price (in dollars): 4, 8, 9, 15, 21, 21, 24, 25, 26, 28, 29, 34
右[Redmen],[Orr98]
5
数据错误的危害性
高昂的操作费用 糟糕的决策制定 组织的不信任 分散管理的注意力
数据预处理的形式
数据清理
补充缺失数据、平滑噪声数据、识别或 删除离群点，解决不一致
数据集成
集成多个数据库、数据立方或文件
数据变换
规范化和聚集
数据归约
v' v minA (new _ maxA new _ minA) new _ minA maxA minA