Python如何做特征选择与降维_数据预处理核心技巧【教学】

舞姬之光
发布: 2025-12-17 20:45:34
原创
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特征选择与降维重在精准筛选与稳定压缩:需区分冗余与噪声,保留解释力,控制计算与过拟合风险;方法包括统计初筛(方差阈值、相关性、单变量检验)、模型导向选择(树重要性、RFE、L1正则)及线性降维(PCA、LDA),并强调数据泄露防范、预处理适配与组合实践。

python如何做特征选择与降维_数据预处理核心技巧【教学】

特征选择和降维不是“选不选”的问题,而是“怎么选得准、降得稳”的问题。核心在于:区分冗余信息与噪声,保留对目标变量有解释力的结构,同时控制计算开销和过拟合风险。

用统计方法做快速特征筛选

适合初筛大量数值型特征,不依赖模型,速度快、可解释性强。

  • 方差阈值法:剔除本身几乎不变的特征(如99%样本值都为0),sklearn.feature_selection.VarianceThreshold直接过滤;
  • 相关性分析:计算特征与标签的皮尔逊/斯皮尔曼系数,或特征两两之间的相关系数矩阵,对高相关(|r| > 0.9)的特征组只留一个;
  • 单变量统计检验:如SelectKBest配合f_classif(分类)或f_regression(回归),按p值或F值排序选前K个。

用模型反馈做有导向的特征选择

利用训练过程中的模型“注意力”,识别真正影响预测的关键特征,更贴近建模目标。

  • 基于树模型的重要性:随机森林、XGBoost等内置feature_importances_,排序后取Top N,注意需标准化数据再比较;
  • 递归特征消除(RFE):反复训练模型、剔除最不重要特征,直到剩指定数量,适合中小规模特征集;
  • L1正则化路径:用LogisticRegressionLasso配合select_from_model,自动将不重要系数压缩为0,天然稀疏。

用线性变换做结构化降维

当特征存在强线性相关或原始维度太高(如图像、文本向量),需要压缩并重构空间。

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  • PCA(主成分分析):最大化方差方向,适合数值型特征;先标准化,再用sklearn.decomposition.PCA,通过explained_variance_ratio_决定保留多少主成分(如累计95%);
  • 线性判别分析(LDA):有监督降维,最大化类间距离、最小化类内距离,仅适用于分类任务,且要求类别数 ≥ 2;
  • 注意点:PCA/LDA会丢失原始特征物理意义,结果不可逆;若后续要解释特征作用,优先选特征选择而非降维。

实际操作中的关键提醒

很多效果差不是方法不对,而是流程踩了坑。

  • 特征选择/降维必须在训练集上拟合,再用同一套规则变换验证集和测试集,不能整体标准化后再分数据——否则造成数据泄露;
  • 类别型特征需先编码(如OneHot、TargetEncoder),再参与数值型方法;高基数类别特征建议先用统计聚合或嵌入压缩;
  • 文本、图像等非结构数据,通常先用专用方法(TF-IDF、ResNet特征提取)转为稠密向量,再走PCA或SelectKBest;
  • 没有银弹:可先用方差+相关性粗筛,再用树模型重要性精筛,最后对剩余高维子集尝试PCA——组合使用比单一步骤更稳。

基本上就这些。特征工程不是一步到位的工序,而是和模型迭代绑定的闭环:试→看效果→查特征分布→调筛选逻辑→再试。动手跑通一两个流程,比背十种方法更有用。

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