我想将NumPy数组转换为单位向量。更具体地说,我正在寻找这个归一化函数的等效版本:

def normalize(v):
    norm = np.linalg.norm(v)
    if norm == 0: 
       return v
    return v / norm

这个函数处理向量v的范数为0的情况。

在sklearn或numpy中是否提供了类似的函数?


当前回答

如果你想要[0;1]为1d-array,然后使用

(a - a.min(axis=0)) / (a.max(axis=0) - a.min(axis=0))

a是你的一维数组。

一个例子:

>>> a = np.array([0, 1, 2, 4, 5, 2])
>>> (a - a.min(axis=0)) / (a.max(axis=0) - a.min(axis=0))
array([0. , 0.2, 0.4, 0.8, 1. , 0.4])

注意该方法。对于保存值之间的比例有一个限制:一维数组必须至少有一个0,并且由0和正数组成。

其他回答

在Christoph Gohlke编写的流行转换模块中,还有函数unit_vector()用于规范化向量:

import transformations as trafo
import numpy as np

data = np.array([[1.0, 1.0, 0.0],
                 [1.0, 1.0, 1.0],
                 [1.0, 2.0, 3.0]])

print(trafo.unit_vector(data, axis=1))

我同意,如果这样的函数是包含的库的一部分,那就太好了。但据我所知,不是这样的。这是一个任意轴都能给出最佳性能的版本。

import numpy as np

def normalized(a, axis=-1, order=2):
    l2 = np.atleast_1d(np.linalg.norm(a, order, axis))
    l2[l2==0] = 1
    return a / np.expand_dims(l2, axis)

A = np.random.randn(3,3,3)
print(normalized(A,0))
print(normalized(A,1))
print(normalized(A,2))

print(normalized(np.arange(3)[:,None]))
print(normalized(np.arange(3)))

一个简单的点积就可以了。不需要任何额外的包装。

x = x/np.sqrt(x.dot(x))

顺便说一下,如果x的范数为0,它本质上是一个零向量,并且不能转换为单位向量(范数为1)。如果你想捕获np.array([0,0,…0])的情况,那么使用

norm = np.sqrt(x.dot(x))
x = x/norm if norm != 0 else x

这可能对你也有用

import numpy as np
normalized_v = v / np.sqrt(np.sum(v**2))

但当v的长度为0时失效。

在这种情况下,引入一个小常数来防止零除法可以解决这个问题。

正如评论中所建议的,人们也可以使用

v/np.linalg.norm(v)

你提到了scikit learn,所以我想分享另一个解决方案。

学习MinMaxScaler

在sci-kit learn中,有一个叫做MinMaxScaler的API,它可以自定义你喜欢的值范围。

它也为我们处理了NaN问题。

nan被视为缺失值:不考虑是否合适,并予以维护 在transform. ...参见参考文献[1]

代码示例

代码很简单,只需输入即可

# Let's say X_train is your input dataframe
from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
# call MinMaxScaler object
min_max_scaler = MinMaxScaler()
# feed in a numpy array
X_train_norm = min_max_scaler.fit_transform(X_train.values)
# wrap it up if you need a dataframe
df = pd.DataFrame(X_train_norm)
Reference

[1] sklearn.preprocessing.MinMaxScaler