机器学习之离散型特征的处理-one hot encoder

缺乏、安全感 2022-06-01 14:24 234阅读 0赞

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1、什么是独热码  
　　独热码，在英文文献中称做 one-hot code, 直观来说就是有多少个状态就有多少比特，而且只有一个比特为1，其他全为0的一种码制。在机器学习中对于离散型的分类型的数据，需要对其进行数字化比如说性别这一属性，只能有男性或者女性或者其他这三种值，如何对这三个值进行数字化表达？一种简单的方式就是男性为0，女性为1，其他为2，这样做有什么问题？  
　　  
　　使用上面简单的序列对分类值进行表示后，进行模型训练时可能会产生一个问题就是特征因为数字值的不同影响模型的训练效果，在模型训练的过程中不同的值使得同一特征在样本中的权重可能发生变化，假如直接编码成1000，是不是比编码成1对模型的的影响更大。为了解决上述的问题，使训练过程中不受到因为分类值表示的问题对模型产生的负面影响，引入独热码对分类型的特征进行独热码编码。  
　　  
2、编码过程

假如只有一个特征是离散值：

\{sex：\{male， female，other\}\}

该特征总共有3个不同的分类值，此时需要3个bit位表示该特征是什么值，对应bit位为1的位置对应原来的特征的值（一般情况下可以将原始的特征的取值进行排序，以便于后期使用），此时得到独热码为\{100\}男性 ，\{010\}女性，\{001\}其他

假如多个特征需要独热码编码，那么久按照上面的方法依次将每个特征的独热码拼接起来：

\{sex：\{male， female，other\}\}

\{grade：\{一年级， 二年级，三年级， 四年级\}\}

此时对于输入为\{sex：male； grade： 四年级\}进行独热编码，可以首先将sex按照上面的进行编码得到\{100\}，然后按照grade进行编码为\{0001\}，那么两者连接起来得到最后的独热码\{1000001\}；

3、独热码的函数库

使用python的话scikit\_learn中就封装了现成的编码函数，以下为代码示例：

from sklearn import preprocessing
    
    enc = preprocessing.OneHotEncoder()
    
    enc.fit([[0, 0, 3], [1, 1, 0], [0, 2, 1], [1, 0, 2]])
    
    enc.transform([[0, 1, 3]]).toarray()
    
    one_hot encoding

输出结果：

array([[ 1.,  0.,  0.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.,  1.]])

使用PySpark也有相应的函数库pyspark.ml.feature，代码如下：

import pyspark.ml.feature as ft
    encoder = ft.OneHotEncoder(inputCol='BIRTH_PLACE_INT',outputCol='BIRTH_PLACE_VEC')

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