python数据获取及预处理_常见的数据预处理--python篇

在进行数据分析和建模之前，数据预处理是必不可少的步骤。本文将介绍常见的数据预处理方法，以及如何用Python实现它们。

## 缺失值处理

在实际数据中，经常会出现缺失值。这些缺失值可能是由于数据采集过程中的问题，或者是由于某些数据不可用或丢失。在分析过程中，缺失值会影响模型的准确性，因此需要进行处理。

### 1. 删除缺失值

一种简单的方法是删除包含缺失值的行或列。这种方法简单、直接，但也可能会导致数据丢失过多。

# 删除包含缺失值的行
df.dropna(inplace=True)

# 删除包含缺失值的列
df.dropna(axis=1, inplace=True)

### 2. 填充缺失值

另一种方法是用其他值填充缺失值。常见的填充方法包括：

- 用平均值、中位数或众数填充
- 用前一个或后一个非缺失值填充
- 用插值法填充（比如线性插值、多项式插值等）

# 用平均值填充缺失值
df.fillna(df.mean(), inplace=True)

# 用前一个非缺失值填充缺失值
df.fillna(method='ffill', inplace=True)

# 用插值法填充缺失值
df.interpolate(inplace=True)

## 异常值处理

异常值是指与其它数据极为不同的数据点。异常值可能是由于数据采集过程中的错误或异常，或者是由于真实的异常情况。在分析过程中，异常值会影响模型的准确性，因此需要进行处理。

### 1. 删除异常值

一种简单的方法是删除包含异常值的行或列。这种方法可能会导致数据丢失过多。

# 删除包含异常值的行
df = df[df['column'] < threshold]

# 删除包含异常值的列
df.drop('column', axis=1, inplace=True)

### 2. 替换异常值

另一种方法是用其他值替换异常值。常见的替换方法包括：

- 用平均值、中位数或众数替换
- 用前一个或后一个非异常值替换
- 用插值法替换（比如线性插值、多项式插值等）

# 用中位数替换异常值
median = df['column'].median()
df.loc[df['column'] > threshold, 'column'] = median

# 用前一个非异常值替换异常值
df.loc[df['column'] > threshold, 'column'] = df.loc[df['column'] < threshold, 'column'].iloc[-1]

# 用插值法替换异常值
df['column'] = df['column'].interpolate()

## 数据标准化

在进行数据分析和建模之前，通常需要对数据进行标准化。标准化可以将不同变量的取值范围统一，避免因为变量取值范围不同而导致的模型偏差。

常见的标准化方法包括：

- Z-score标准化
- 最小-最大标准化
- 小数定标标准化

# Z-score标准化
from sklearn.preprocessing import StandardScaler

scaler = StandardScaler()
df['column'] = scaler.fit_transform(df[['column']])

# 最小-最大标准化
from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler

scaler = MinMaxScaler()
df['column'] = scaler.fit_transform(df[['column']])

# 小数定标标准化
df['column'] = df['column'] / 10**np.ceil(np.log10(df['column'].abs().max()))

## 数据编码

在进行数据分析和建模之前，通常需要对非数值型数据进行编码。编码可以将非数值型数据转换成数值型数据，方便模型进行计算。

常见的编码方法包括：

- one-hot编码
- 标签编码

# one-hot编码
from sklearn.preprocessing import OneHotEncoder

encoder = OneHotEncoder()
encoded = encoder.fit_transform(df[['column']])
df_encoded = pd.DataFrame(encoded.toarray(), columns=encoder.get_feature_names(['column']))

# 标签编码
from sklearn.preprocessing import LabelEncoder

encoder = LabelEncoder()
df['column'] = encoder.fit_transform(df['column'])

## 特征选择

在进行数据分析和建模之前，通常需要对特征进行选择。特征选择可以帮助我们选择最重要的特征，避免因为特征过多而导致的过拟合问题。

常见的特征选择方法包括：

- 方差选择法
- 相关系数法
- 卡方检验法
- 互信息法
- 基于模型的选择法

# 方差选择法
from sklearn.feature_selection import VarianceThreshold

selector = VarianceThreshold(threshold=0.1)
df_selected = selector.fit_transform(df)

# 相关系数法
from sklearn.feature_selection import SelectKBest
from scipy.stats import pearsonr

selector = SelectKBest(score_func=pearsonr, k=5)
df_selected = selector.fit_transform(df, target)

# 卡方检验法
from sklearn.feature_selection import chi2

selector = SelectKBest(score_func=chi2, k=5)
df_selected = selector.fit_transform(df, target)

# 互信息法
from sklearn.feature_selection import mutual_info_classif

selector = SelectKBest(score_func=mutual_info_classif, k=5)
df_selected = selector.fit_transform(df, target)

# 基于模型的选择法
from sklearn.feature_selection import SelectFromModel
from sklearn.linear_model import LogisticRegression

selector = SelectFromModel(LogisticRegression(penalty='l1', C=0.1))
df_selected = selector.fit_transform(df, target)

以上就是常见的数据预处理方法和Python实现方式。在实际分析和建模中，我们需要根据具体情况选择合适的方法。