Scale和Normalization的异同

前言

在处理数据的时候,经常会遇到两个名词ScaleNormalization,这两个名词经常会被混杂着使用,让我在理解一些操作的时候经常会迷糊,那么我就结合R语言里面的scale()函数讲解一下这两个名词的实在意义。

正文

One of the reasons that it's easy to get confused between scaling and normalization is because the terms are sometimes used interchangeably and, to make it even more confusing, they are very similar! In both cases, you're transforming the values of numeric variables so that the transformed data points have specific helpful properties. The difference is that, in scaling, you're changing the range of your data while in normalization you're changing the shape of the distribution of your data. Let's talk a little more in-depth about each of these options.
先说结论,Scale改变数据的range(范围),Normalization改变数据的distribution()分布。

认知

Scale

scale意味着你可以转化你的数据到一个制定的范围,类似于1-100或者0-1。当你使用某种基于数值大小的方法的时候(比如SVM或者KNN)时,就需要用到scale。

Scale示例

Normalization

scale只是改变你数据的range(范围),Normalization则是一个更加激进的转化。
Normalization的目的就在于把你的数据转化为一个正态分布,从而进行下游的数据分析(t-tests, ANOVAs, linear regression, linear discriminant analysis (LDA) and Gaussian naive Bayes).

image.png

R语言操作

首先在R console里面查看scale函数的用法:

?scale
## 可以得到以下的介绍
The value of center determines how column centering is performed. If center is a numeric-alike vector with length equal to the number of columns of x, then each column of x has the corresponding value from center subtracted from it. If center is TRUE then centering is done by subtracting the column means (omitting NAs) of x from their corresponding columns, and if center is FALSE, no centering is done.

The value of scale determines how column scaling is performed (after centering). If scale is a numeric-alike vector with length equal to the number of columns of x, then each column of x is divided by the corresponding value from scale. If scale is TRUE then scaling is done by dividing the (centered) columns of x by their standard deviations if center is TRUE, and the root mean square otherwise. If scale is FALSE, no scaling is done.

The root-mean-square for a (possibly centered) column is defined as sqrt(sum(x^2)/(n-1)), where x is a vector of the non-missing values and n is the number of non-missing values. In the case center = TRUE, this is the same as the standard deviation, but in general it is not. (To scale by the standard deviations without centering, use scale(x, center = FALSE, scale = apply(x, 2, sd, na.rm = TRUE)).)

而且可以看到,scale函数的用法是scale(matrix, center = T/F, scale = T/F),那么就用示例说明一下问题。

> x <- matrix(1:20, ncol = 4)
> x
     [,1] [,2] [,3] [,4]
[1,]    1    6   11   16
[2,]    2    7   12   17
[3,]    3    8   13   18
[4,]    4    9   14   19
[5,]    5   10   15   20
> scale(x, center = T, scale = T)
           [,1]       [,2]       [,3]       [,4]
[1,] -1.2649111 -1.2649111 -1.2649111 -1.2649111
[2,] -0.6324555 -0.6324555 -0.6324555 -0.6324555
[3,]  0.0000000  0.0000000  0.0000000  0.0000000
[4,]  0.6324555  0.6324555  0.6324555  0.6324555
[5,]  1.2649111  1.2649111  1.2649111  1.2649111
attr(,"scaled:center")
[1]  3  8 13 18
attr(,"scaled:scale")
[1] 1.581139 1.581139 1.581139 1.581139
> scale(x, center = T, scale = F)
     [,1] [,2] [,3] [,4]
[1,]   -2   -2   -2   -2
[2,]   -1   -1   -1   -1
[3,]    0    0    0    0
[4,]    1    1    1    1
[5,]    2    2    2    2
attr(,"scaled:center")
[1]  3  8 13 18
> scale(x, center = T, scale = F)/sd(scale(x, center = T, scale = F)[1:5])
           [,1]       [,2]       [,3]       [,4]
[1,] -1.2649111 -1.2649111 -1.2649111 -1.2649111
[2,] -0.6324555 -0.6324555 -0.6324555 -0.6324555
[3,]  0.0000000  0.0000000  0.0000000  0.0000000
[4,]  0.6324555  0.6324555  0.6324555  0.6324555
[5,]  1.2649111  1.2649111  1.2649111  1.2649111
attr(,"scaled:center")
[1]  3  8 13 18

这里我们可以看出,scale()函数事实上做了两件事,center和scale,而这里的center就是减去每列的均值,scale则是用center后的数据除以该列的标准差,做了一个正态分布的转化,也就是z = \frac{X - \mu }{ \sigma},下面我作图以示转化过程。

data <- runif(100, min = 10, max = 100)

plot(1:100, data)
plot(1:100, scale(data, center = T, scale = F))
plot(1:100, scale(data, center = T, scale = T))
raw_data
data_center
data_center_scale

结语

R语言里面的scale()函数的centerscale参数需要用对才可以正确处理你的数据。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 159,117评论 4 362
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,328评论 1 293
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 108,839评论 0 243
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,007评论 0 206
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,384评论 3 287
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,629评论 1 219
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,880评论 2 313
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,593评论 0 198
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,313评论 1 243
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,575评论 2 246
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,066评论 1 260
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,392评论 2 253
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,052评论 3 236
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,082评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,844评论 0 195
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,662评论 2 274
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,575评论 2 270

推荐阅读更多精彩内容