我有一个名为spam的数据集，其中包含58列和约3500行与垃圾邮件相关的数据。
我计划将来在这个数据集上运行一些线性回归，但我想事先做一些预处理，并将列标准化，使其具有零平均值和单位方差。
有人告诉我，最好的方法是用R，所以我想问，如何用R实现归一化?我已经正确加载了数据，我只是在寻找一些包或方法来执行这个任务。
我假设你想要的是均值为0，标准差为1。如果你的数据在一个数据框架中，所有的列都是数值的，你可以简单地调用数据上的缩放函数来做你想做的事情。
dat <- data.frame(x = rnorm(10, 30, .2), y = runif(10, 3, 5))
scaled.dat <- scale(dat)
# check that we get mean of 0 and sd of 1
colMeans(scaled.dat) # faster version of apply(scaled.dat, 2, mean)
apply(scaled.dat, 2, sd)
使用内置函数是有品位的。比如这只猫:
'插入'包提供了预处理数据的方法(例如居中和缩放)。你也可以使用下面的代码:
library(caret)
# Assuming goal class is column 10
preObj <- preProcess(data[, -10], method=c("center", "scale"))
newData <- predict(preObj, data[, -10])
详情:http://www.inside-r.org/node/86978
意识到这个问题已经很老了，一个答案已经被接受了，我将提供另一个答案供参考。
缩放是有限的，因为它缩放所有变量。下面的解决方案只允许缩放特定的变量名，同时保持其他变量不变(变量名可以动态生成):
library(dplyr)
set.seed(1234)
dat <- data.frame(x = rnorm(10, 30, .2),
y = runif(10, 3, 5),
z = runif(10, 10, 20))
dat
dat2 <- dat %>% mutate_at(c("y", "z"), ~(scale(.) %>% as.vector))
dat2
这给了我这个:
> dat
x y z
1 29.75859 3.633225 14.56091
2 30.05549 3.605387 12.65187
3 30.21689 3.318092 13.04672
4 29.53086 3.079992 15.07307
5 30.08582 3.437599 11.81096
6 30.10121 4.621197 17.59671
7 29.88505 4.051395 12.01248
8 29.89067 4.829316 12.58810
9 29.88711 4.662690 19.92150
10 29.82199 3.091541 18.07352
and
> dat2 <- dat %>% mutate_at(c("y", "z"), ~(scale(.) %>% as.vector))
> dat2
x y z
1 29.75859 -0.3004815 -0.06016029
2 30.05549 -0.3423437 -0.72529604
3 30.21689 -0.7743696 -0.58772361
4 29.53086 -1.1324181 0.11828039
5 30.08582 -0.5946582 -1.01827752
6 30.10121 1.1852038 0.99754666
7 29.88505 0.3283513 -0.94806607
8 29.89067 1.4981677 -0.74751378
9 29.88711 1.2475998 1.80753470
10 29.82199 -1.1150515 1.16367556
编辑1(2016):处理朱利安的评论:规模的输出是Nx1矩阵，所以理想情况下，我们应该添加一个as。向量，将矩阵类型转换回向量类型。谢谢朱利安!
编辑2(2019):引用杜乔·A。对于最新的dplyr(0.8版本)，您需要更改dplyr::funcs with list，如dat %>% mutate_each_(list(~scale(.) %>% as.vector)， vars=c("y"，"z"))
EDIT 3(2020):感谢@mj_whales:旧的解决方案已弃用，现在我们需要使用mutate_at。
使用“recommderlab”包。下载并安装软件包。 这个包内置了一个命令“Normalize”。它还允许你从众多归一化方法中选择一种即"中心"或" z分数" 请参考以下示例:
## create a matrix with ratings
m <- matrix(sample(c(NA,0:5),50, replace=TRUE, prob=c(.5,rep(.5/6,6))),nrow=5, ncol=10, dimnames = list(users=paste('u', 1:5, sep=”), items=paste('i', 1:10, sep=”)))
## do normalization
r <- as(m, "realRatingMatrix")
#here, 'centre' is the default method
r_n1 <- normalize(r)
#here "Z-score" is the used method used
r_n2 <- normalize(r, method="Z-score")
r
r_n1
r_n2
## show normalized data
image(r, main="Raw Data")
image(r_n1, main="Centered")
image(r_n2, main="Z-Score Normalization")
您还可以使用数据轻松地将数据规范化。clusterSim包中的归一化函数。它提供了不同的数据规范化方法。
data.Normalization (x,type="n0",normalization="column")
参数
x 向量，矩阵或数据集 类型 归一化类型: N0 -没有归一化
N1 -标准化((x-mean)/sd)
N2 -位置标准化((x-median)/mad)
N3 -单元化((x-mean)/range)
N3a -位置单元化(x-median /range)
N4 -最小值为零的单元化((x-min)/范围)
N5 -归一化范围<-1,1> ((x-mean)/max(abs(x-mean)))
N5a -位置归一化范围<-1,1> ((x-median)/max(abs(x-median)))
N6 -商变换(x/sd)
N6a -位置商变换(x/mad)
N7 -商变换(x/range)
N8 -商变换(x/max)
N9 -商数变换(x/mean)
N9a -位置商变换(x/median)
N10 -商变换(x/sum)
n11 -商变换(x/√(SSQ))
N12 -归一化((x-mean)/根号(sum((x-mean)^2))
N12a -位置归一化((x-median)/平方根(sum(x-median)^2))
N13 -归一化，中心点为0 ((x-midrange)/(range/2))
归一化 "列" -由变量归一化，"行" -由对象归一化
这是三年前的。不过，我还是觉得有必要补充以下几点:
最常见的归一化是z变换，其中减去平均值并除以变量的标准差。结果将是mean=0, sd=1。
为此，你不需要任何包装。
zVar <- (myVar - mean(myVar)) / sd(myVar)
就是这样。
当我使用Dason提出的解决方案时，而不是得到一个数据帧作为结果，我得到了一个数字向量(我的df的缩放值)。
为了防止有人遇到同样的问题，你必须在代码中添加as.data.frame()，就像这样:
df.scaled <- as.data.frame(scale(df))
我希望这对有同样问题的人有用!
在我碰巧发现这条线索之前，我也有同样的问题。我有用户依赖的列类型，所以我写了一个for循环遍历它们并获得所需的列。也许有更好的方法，但这个方法很好地解决了问题:
for(i in 1:length(colnames(df))) {
if(class(df[,i]) == "numeric" || class(df[,i]) == "integer") {
df[,i] <- as.vector(scale(df[,i])) }
}
作为。向量是一个必要的部分，因为scale做rownames x 1矩阵这通常不是你想要的在data。frame中。
缩放可以用于完整的数据帧和特定的列。 对于特定的列，可以使用以下代码:
trainingSet[, 3:7] = scale(trainingSet[, 3:7]) # For column 3 to 7
trainingSet[, 8] = scale(trainingSet[, 8]) # For column 8
全数据帧
trainingSet <- scale(trainingSet)
在dplyr v0.7.4中，所有变量都可以使用mutate_all()缩放:
library(dplyr)
#>
#> Attaching package: 'dplyr'
#> The following objects are masked from 'package:stats':
#>
#> filter, lag
#> The following objects are masked from 'package:base':
#>
#> intersect, setdiff, setequal, union
library(tibble)
set.seed(1234)
dat <- tibble(x = rnorm(10, 30, .2),
y = runif(10, 3, 5),
z = runif(10, 10, 20))
dat %>% mutate_all(scale)
#> # A tibble: 10 x 3
#> x y z
#> <dbl> <dbl> <dbl>
#> 1 -0.827 -0.300 -0.0602
#> 2 0.663 -0.342 -0.725
#> 3 1.47 -0.774 -0.588
#> 4 -1.97 -1.13 0.118
#> 5 0.816 -0.595 -1.02
#> 6 0.893 1.19 0.998
#> 7 -0.192 0.328 -0.948
#> 8 -0.164 1.50 -0.748
#> 9 -0.182 1.25 1.81
#> 10 -0.509 -1.12 1.16
可以使用mutate_at()排除特定的变量:
dat %>% mutate_at(scale, .vars = vars(-x))
#> # A tibble: 10 x 3
#> x y z
#> <dbl> <dbl> <dbl>
#> 1 29.8 -0.300 -0.0602
#> 2 30.1 -0.342 -0.725
#> 3 30.2 -0.774 -0.588
#> 4 29.5 -1.13 0.118
#> 5 30.1 -0.595 -1.02
#> 6 30.1 1.19 0.998
#> 7 29.9 0.328 -0.948
#> 8 29.9 1.50 -0.748
#> 9 29.9 1.25 1.81
#> 10 29.8 -1.12 1.16
由reprex包于2018-04-24创建(v0.2.0)。
再说一次，尽管这是一个老问题，但它非常相关!我发现了一个简单的方法来规范化某些列，而不需要任何包:
normFunc <- function(x){(x-mean(x, na.rm = T))/sd(x, na.rm = T)}
例如
x<-rnorm(10,14,2)
y<-rnorm(10,7,3)
z<-rnorm(10,18,5)
df<-data.frame(x,y,z)
df[2:3] <- apply(df[2:3], 2, normFunc)
您将看到y和z列已经规范化。不需要软件包:-)
dplyr包有两个函数可以做到这一点。
> require(dplyr)
要更改数据表的特定列，可以使用mutate_at()函数。要更改所有列，可以使用mutate_all。
下面是使用这些函数来标准化数据的简单示例。
改变特定的列:
dt = data.table(a = runif(3500), b = runif(3500), c = runif(3500))
dt = data.table(dt %>% mutate_at(vars("a", "c"), scale)) # can also index columns by number, e.g., vars(c(1,3))
> apply(dt, 2, mean)
a b c
1.783137e-16 5.064855e-01 -5.245395e-17
> apply(dt, 2, sd)
a b c
1.0000000 0.2906622 1.0000000
改变所有列:
dt = data.table(a = runif(3500), b = runif(3500), c = runif(3500))
dt = data.table(dt %>% mutate_all(scale))
> apply(dt, 2, mean)
a b c
-1.728266e-16 9.291994e-17 1.683551e-16
> apply(dt, 2, sd)
a b c
1 1 1
BBMisc包中的normalize函数对我来说是合适的工具，因为它可以处理NA值。
下面是如何使用它:
给定以下数据集，
ASR_API <- c("CV", "F", "IER", "LS-c", "LS-o")
Human <- c(NA, 5.8, 12.7, NA, NA)
Google <- c(23.2, 24.2, 16.6, 12.1, 28.8)
GoogleCloud <- c(23.3, 26.3, 18.3, 12.3, 27.3)
IBM <- c(21.8, 47.6, 24.0, 9.8, 25.3)
Microsoft <- c(29.1, 28.1, 23.1, 18.8, 35.9)
Speechmatics <- c(19.1, 38.4, 21.4, 7.3, 19.4)
Wit_ai <- c(35.6, 54.2, 37.4, 19.2, 41.7)
dt <- data.table(ASR_API,Human, Google, GoogleCloud, IBM, Microsoft, Speechmatics, Wit_ai)
> dt
ASR_API Human Google GoogleCloud IBM Microsoft Speechmatics Wit_ai
1: CV NA 23.2 23.3 21.8 29.1 19.1 35.6
2: F 5.8 24.2 26.3 47.6 28.1 38.4 54.2
3: IER 12.7 16.6 18.3 24.0 23.1 21.4 37.4
4: LS-c NA 12.1 12.3 9.8 18.8 7.3 19.2
5: LS-o NA 28.8 27.3 25.3 35.9 19.4 41.7
规范化的值可以这样得到:
> dtn <- normalize(dt, method = "standardize", range = c(0, 1), margin = 1L, on.constant = "quiet")
> dtn
ASR_API Human Google GoogleCloud IBM Microsoft Speechmatics Wit_ai
1: CV NA 0.3361245 0.2893457 -0.28468670 0.3247336 -0.18127203 -0.16032655
2: F -0.7071068 0.4875320 0.7715885 1.59862532 0.1700986 1.55068347 1.31594762
3: IER 0.7071068 -0.6631646 -0.5143923 -0.12409420 -0.6030768 0.02512682 -0.01746131
4: LS-c NA -1.3444981 -1.4788780 -1.16064578 -1.2680075 -1.24018782 -1.46198764
5: LS-o NA 1.1840062 0.9323361 -0.02919864 1.3762521 -0.15435044 0.32382788
手工计算方法忽略包含NAs的列:
> dt %>% mutate(normalizedHuman = (Human - mean(Human))/sd(Human)) %>%
+ mutate(normalizedGoogle = (Google - mean(Google))/sd(Google)) %>%
+ mutate(normalizedGoogleCloud = (GoogleCloud - mean(GoogleCloud))/sd(GoogleCloud)) %>%
+ mutate(normalizedIBM = (IBM - mean(IBM))/sd(IBM)) %>%
+ mutate(normalizedMicrosoft = (Microsoft - mean(Microsoft))/sd(Microsoft)) %>%
+ mutate(normalizedSpeechmatics = (Speechmatics - mean(Speechmatics))/sd(Speechmatics)) %>%
+ mutate(normalizedWit_ai = (Wit_ai - mean(Wit_ai))/sd(Wit_ai))
ASR_API Human Google GoogleCloud IBM Microsoft Speechmatics Wit_ai normalizedHuman normalizedGoogle
1 CV NA 23.2 23.3 21.8 29.1 19.1 35.6 NA 0.3361245
2 F 5.8 24.2 26.3 47.6 28.1 38.4 54.2 NA 0.4875320
3 IER 12.7 16.6 18.3 24.0 23.1 21.4 37.4 NA -0.6631646
4 LS-c NA 12.1 12.3 9.8 18.8 7.3 19.2 NA -1.3444981
5 LS-o NA 28.8 27.3 25.3 35.9 19.4 41.7 NA 1.1840062
normalizedGoogleCloud normalizedIBM normalizedMicrosoft normalizedSpeechmatics normalizedWit_ai
1 0.2893457 -0.28468670 0.3247336 -0.18127203 -0.16032655
2 0.7715885 1.59862532 0.1700986 1.55068347 1.31594762
3 -0.5143923 -0.12409420 -0.6030768 0.02512682 -0.01746131
4 -1.4788780 -1.16064578 -1.2680075 -1.24018782 -1.46198764
5 0.9323361 -0.02919864 1.3762521 -0.15435044 0.32382788
(normalizedHuman是一个NAs列表…)
对于计算具体列的选择，可以采用通用的方法，如下所示:
data_vars <- df_full %>% dplyr::select(-ASR_API,-otherVarNotToBeUsed)
meta_vars <- df_full %>% dplyr::select(ASR_API,otherVarNotToBeUsed)
data_varsn <- normalize(data_vars, method = "standardize", range = c(0, 1), margin = 1L, on.constant = "quiet")
dtn <- cbind(meta_vars,data_varsn)
@BBKim给出了最好的答案，但它可以做得更短。我很惊讶居然还没人想到。
<- data.frame(x = rnorm(10,30， .2)， y = runif(10,3,5)) 应用(dat, 2, function(x) (x - mean(x)) / sd(x))
折叠包提供了最快的缩放函数-在c++中使用Welfords在线算法实现:
dat <- data.frame(x = rnorm(1e6, 30, .2),
y = runif(1e6, 3, 5),
z = runif(1e6, 10, 20))
library(collapse)
library(microbenchmark)
microbenchmark(fscale(dat), scale(dat))
Unit: milliseconds
expr min lq mean median uq max neval cld
fscale(dat) 27.86456 29.5864 38.96896 30.80421 43.79045 313.5729 100 a
scale(dat) 357.07130 391.0914 489.93546 416.33626 625.38561 793.2243 100 b
此外:fscale是S3通用的向量、矩阵和数据帧，还支持分组和/或加权缩放操作，以及缩放到任意均值和标准偏差。
