数据标准化 vs 归一化 vs 鲁棒缩放器

我在进行数据预处理,想在实践中比较数据标准化、归一化和鲁棒缩放器的优点。

理论上,指导原则是:

优点:

  1. 标准化:调整特征,使分布中心位于0,标准差为1。
  2. 归一化:缩小范围,使其在0到1之间(如果有负值,则在-1到1之间)。
  3. 鲁棒缩放器:类似于归一化,但使用四分位距,因此对异常值具有鲁棒性。

缺点:

  1. 标准化:如果数据不是正态分布(即没有高斯分布),效果不佳。
  2. 归一化:容易受到异常值(即极端值)的严重影响。
  3. 鲁棒缩放器:不考虑中位数,仅关注数据主体的部分。

我创建了20个随机数值输入,并尝试了上述方法(红色数字表示异常值):

方法比较


我注意到,归一化确实受到了异常值的负面影响,新值之间的尺度变化变得非常小(所有值几乎相同,十进制点后6位0.000000x),即使原始输入之间存在明显差异!

我的问题是:

  1. 我是否可以说标准化也受到了极端值的负面影响?如果不是,根据提供的结果,为什么?
  2. 我实在看不出鲁棒缩放器如何改善了数据,因为结果数据集中仍然存在极端值?有什么简单的完整解释吗?

回答:

这些方法在缩放时都不是鲁棒的,无法处理异常值并将其置于一个受限的尺度上,即不会出现极端值。

你可以考虑以下选项:

  • 在缩放之前对序列/数组进行裁剪(例如,在5百分位和95百分位之间)
  • 如果裁剪不理想,可以考虑进行平方根或对数等变换
  • 显然,添加另一列‘是否裁剪’/‘对数裁剪量’将减少信息损失。

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