标签:
1.多重共线性--预测变量之间相互关联。多重共线性会导致解空间的不稳定,从而可能导致结果的不连贯。
2.高维空间本身具有稀疏性。一维正态分布有68%的值落于正负标准差之间,而在十维空间上只有0.02%。
3.过多的变量会妨碍查找规律的建立。
4.仅在变量层面上分析可能会忽略变量之间的潜在联系。例如几个预测变量可能落入仅反映数据某一方面特征的一个组内。
降维的目的:
1.减少预测变量的个数
2.确保这些变量是相互独立的
3.提供一个框架来解释结果
降维的方法有:主成分分析、因子分析、用户自定义复合等。
PCA(Principal Component Analysis)不仅仅是对高维数据进行降维,更重要的是经过降维去除了噪声,发现了数据中的模式。
PCA把原先的n个特征用数目更少的m个特征取代,新特征是旧特征的线性组合,这些线性组合最大化样本方差,尽量使新的m个特征互不相关。从旧特征到新特征的映射捕获数据中的固有变异性。
预备知识
样本X和样本Y的协方差(Covariance):
协方差为正时说明X和Y是正相关关系,协方差为负时X和Y是负相关关系,协方差为0时X和Y相互独立。
Cov(X,X)就是X的方差(Variance).
当样本是n维数据时,它们的协方差实际上是协方差矩阵(对称方阵),方阵的边长是。比如对于3维数据(x,y,z),计算它的协方差就是:
若,则称是A的特征值,X是对应的特征向量。实际上可以这样理解:矩阵A作用在它的特征向量X上,仅仅使得X的长度发生了变化,缩放比例就是相应的特征值。
当A是n阶可逆矩阵时,A与P-1Ap相似,相似矩阵具有相同的特征值。
特别地,当A是对称矩阵时,A的奇异值等于A的特征值,存在正交矩阵Q(Q-1=QT),使得:
对A进行奇异值分解就能求出所有特征值和Q矩阵。
D是由特征值组成的对角矩阵
由特征值和特征向量的定义知,Q的列向量就是A的特征向量。
Jama包
Jama包是用于基本线性代数运算的java包,提供矩阵的cholesky分解、LUD分解、QR分解、奇异值分解,以及PCA中要用到的特征值分解,此外可以计算矩阵的乘除法、矩阵的范数和条件数、解线性方程组等。
PCA过程
1.特征中心化。即每一维的数据都减去该维的均值。这里的“维”指的就是一个特征(或属性),变换之后每一维的均值都变成了0。
很多数据挖掘的教材上都会讲到鹫尾花的例子,本文就拿它来做计算。原始数据是150×4的矩阵A:
每一列减去该列均值后,得到矩阵B:
2.计算B的协方差矩阵C:
4.2248414 0 0 0
0 0.24224437 0 0
0 0 0.078524387 0
0 0 0 0.023681839
V=
0.36158919 0.65654382 -0.58100304 0.3172364
-0.082268924 0.72970845 0.596429220 -0.3240827
0.85657212 -0.17576972 0. 072535217 -0.47971643
0.35884438 -0.074704743 0.54904125 0.75113489
每个样本正好是二维的,画在平面坐标系中如图:
鹫尾花数据集共分为3类花(前50个样本为一类,中间50个样本为一类,后50个样本为一类),从上图可以看到把数据集映射到2维后分类会更容易进行,直观上看已经是线性可分的了,下面我们用自组织映射网络对其进行聚类。
当然我们已知了有3类,所以在设计SOFM网络时,我把竞争层节点数设为3,此时的聚类结果是前50个样本聚为一类,后100个样本聚为一类。当把竞争层节点数改为4时,仅第2类中的3个样本被误分到了第3类中,整体精度达98%!
输出聚类结果:
标签:
原文地址:http://www.cnblogs.com/vegetables-Adanos/p/5460235.html