信息计量学|数据标准化方法


数据的标准化(normalization)是将数据按比例缩放,使之落入一个小的特定区间。在某些比较和评价的指标处理中经常会用到,去除数据的单位限制,将其转化为无量纲的纯数值,便于不同单位或量级的指标能够进行比较和加权。其中最典型的就是数据的归一化处理,即将数据统一映射到[0,1]区间上,常见的数据归一化的方法有:

1. min-max标准化(Min-maxnormalization)
也叫离差标准化。是对原始数据的线性变换,使结果落到[0,1]区间,转换函数如下
设总共有n个样本,xi是第i个样本,其中1≤i≤n 。那么第i个样本的标准化为:

min-max标准化

这种方法有一个缺陷就是当有新数据加入时,可能导致max和min的变化,需要重新定义。
2. log函数转换
通过以10为底的log函数转换的方法同样可以实现归一化,具体方法如下
设总共有n个样本,xi是第i个样本,其中1≤i≤n 。那么第i个样本的标准化为:
log函数转换

3. atan函数转换
atan()称为反正切函数。使用这个方法需要注意的是如果想映射的区间为[0,1],则数据都应该大于等于0,小于0的数据将被映射到[-1,0]区间上。具体方法如下
设总共有n个样本,xi是第i个样本,其中1≤i≤n 。那么第i个样本的标准化为:
atan函数转换

4. 标准差标准化(zero-meannormalization)
经过处理的数据符合标准正态分布,即均值为0,标准差为1,其转化函数如下
设总共有n个样本,xi是第i个样本,其中1≤i≤n 。那么第i个样本的标准化为:

标准差标准化

其中μ为所有样本数据的均值,σ为所有样本数据的标准差。具体计算方式为:
μ的计算

δ的计算

有关数据标准化,还有其他方法可以进行转化,此处只列出最常使用的四种方法,其中又以标准差标准化最为常用。在实际研究中可以根据自己的需要进行选择。

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