【机器学习】特征编码OneHot与Dummy的区别与联系

妖狐艹你老母 2023-09-27 13:58 15阅读 0赞

#### 目录：OneHot与Dummy ####

*  一、前言
 *  二、OneHot编码
 *  三、Dummy编码

## 一、前言 ##

在模型的训练过程中，我们会对数据集的连续特征进行离散化操作，如使用简单的线性模型，然后对离散化后的特征进行OneHot编码或哑变量编码。这样通常会使得我们模型具有较强的非线性能力。

## 二、OneHot编码 ##

思想：

将离散化特征的每一种取值都成是一种状态，若你的这一特征中有N个不同的取值，那么我们就可以将这些特征抽象成N种不同的状态，OneHot编码保证了每一个取值只有一种状态处于“激活态”，也就是说N种状态中只有一个状态值为1，其他状态为0。

假设我们以学历为例，现有小学、中学、大学、硕士、博士五种类别，使用OneHot编码就会得到：

小学 -> [1,0,0,0,0]
    中学 -> [0,1,0,0,0]
    大学 -> [0,0,1,0,0]
    硕士 -> [0,0,0,1,0]
    博士 -> [0,0,0,0,1]

Python中的OneHot用法：

from sklearn import preprocessing
    array = np.array([[0,0,3],[1,1,0],[0,2,1],[1,0,2]])
    print(array)
    enc = preprocessing.OneHotEncoder()
    enc.fit(array)
    print(enc.n_values_) #每个特征对应的最大位数
    print(enc.transform([[0,1,3]]).toarray())
     
    array([[0, 0, 3],
           [1, 1, 0],
           [0, 2, 1],
           [1, 0, 2]])
    array是一个4行3列的矩阵，每一列对应于一个样本的特征序列，即一个样本有三个特征，4行表示传入了4个样本
    [2 3 4]
    每个特征对应的位数：观察第一列可知，第一个特征有两个取值0,1；第二个特征有三个取值0,1,2；第三个特征有四个取值0,1,2,3
    [[1. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1.]]
    故第一个特征的onehot编码是一个两位的0、1串，第二个特征是一个三位0、1串，第三个特征是一个四位的0,1串

在对非数值型特征进行onehot编码时需要先通过LabelEncoder()将分类变量转换成整数形式，然后通过OneHotEncoder()进行编码，否则会报错误如下：

ValueError: could not convert string to float: '小学'。另外再用OneHotEncoder()进行编码时需为2D array，否则会有如下错误：ValueError: Expected 2D array, got 1D array instead:
    array=[3. 0. 2. 4. 1.].
    Reshape your data either using array.reshape(-1, 1) if your data has a single feature or array.reshape(1, -1) if it contains a single sample.

## 三、Dummy编码 ##

哑变量编码直观的解释就是任意的将一个状态去除，如学位信息，使用哑变量可以用4个状态就足以反映上述5个类别的信息，也就是我们仅使用前四个状态位就可以表示博士了。因为对于我们的一个研究样本，他如果不是小学生，也不是中学生，大学生、研究生，那他便默认为博士了。所以，用哑变量可以将上述5类表示成：

小学 -> [1,0,0,0]
    中学 -> [0,1,0,0]
    大学 -> [0,0,1,0]
    硕士 -> [0,0,0,1]
    博士 -> [0,0,0,0]

Python中的实现如下：

data = ["小学","初中","大学","硕士","博士"]
    pd.get_dummies(data,prefix="data")
     
       data_初中  data_博士  data_大学  data_小学  data_硕士
    0        0        0        0        1        0
    1        1        0        0        0        0
    2        0        0        1        0        0
    3        0        0        0        0        1
    4        0        1        0        0        0