机器学习——数据预处理(读这一篇就够了!)

发布时间 2023-10-23 22:12:43作者: Yohoc

为了能用深度学习来解决现实世界的问题,我们经常从预处理原始数据开始, 而不是从那些准备好的张量格式数据开始。 下面我们将简要介绍使用pandas预处理原始数据,并将原始数据转换为张量格式的步骤。

1.读取数据集

举一个例子,我们首先创建一个人工数据集,并存储在CSV(逗号分隔值)文件 ../data/house_tiny.csv中。 以其他格式存储的数据也可以通过类似的方式进行处理。 下面我们将数据集按行写入CSV文件中。

import os

os.makedirs(os.path.join('..', 'data'), exist_ok=True)
data_file = os.path.join('..', 'data', 'house_tiny.csv')
with open(data_file, 'w') as f:
    f.write('NumRooms,Alley,Price\n')  # 列名
    f.write('NA,Pave,127500\n')  # 每行表示一个数据样本
    f.write('2,NA,106000\n')
    f.write('4,NA,178100\n')
    f.write('NA,NA,140000\n')

 要从创建的CSV文件中加载原始数据集,我们导入pandas包并调用read_csv函数。该数据集有四行三列。其中每行描述了房间数量(“NumRooms”)、巷子类型(“Alley”)和房屋价格(“Price”)。

# 如果没有安装pandas,只需取消对以下行的注释来安装pandas
# !pip install pandas
import pandas as pd

data = pd.read_csv(data_file)
print(data)
   NumRooms Alley   Price
0       NaN  Pave  127500
1       2.0   NaN  106000
2       4.0   NaN  178100
3       NaN   NaN  140000

 

2.处理缺失值

“NaN”项代表缺失值。 为了处理缺失的数据,典型的方法包括插值法删除法, 其中插值法用一个替代值弥补缺失值,而删除法则直接忽略缺失值。 

 

通过位置索引iloc,我们将data分成inputsoutputs, 其中前者为data的前两列,而后者为data的最后一列。 对于inputs中缺少的数值,我们用同一列的均值替换“NaN”项。

inputs, outputs = data.iloc[:, 0:2], data.iloc[:, 2]
inputs = inputs.fillna(inputs.mean())
print(inputs)
 NumRooms Alley
0       3.0  Pave
1       2.0   NaN
2       4.0   NaN
3       3.0   NaN

 

对于inputs中的类别值或离散值,我们将“NaN”视为一个类别。 由于“巷子类型”(“Alley”)列只接受两种类型的类别值“Pave”和“NaN”, pandas可以自动将此列转换为两列“Alley_Pave”和“Alley_nan”。 巷子类型为“Pave”的行会将“Alley_Pave”的值设置为1,“Alley_nan”的值设置为0。 缺少巷子类型的行会将“Alley_Pave”和“Alley_nan”分别设置为0和1。

inputs = pd.get_dummies(inputs, dummy_na=True)
print(inputs)
 NumRooms  Alley_Pave  Alley_nan
0       3.0           1          0
1       2.0           0          1
2       4.0           0          1
3       3.0           0          1

 

 

3.转化为张量格式

现在inputsoutputs中的所有条目都是数值类型,它们可以转换为张量格式。 

import torch

X = torch.tensor(inputs.to_numpy(dtype=float))
y = torch.tensor(outputs.to_numpy(dtype=float))
X, y
(tensor([[3., 1., 0.],
         [2., 0., 1.],
         [4., 0., 1.],
         [3., 0., 1.]], dtype=torch.float64),
 tensor([127500., 106000., 178100., 140000.], dtype=torch.float64))