数据映射到正态分布

数据映射到正态分布

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

from sklearn.preprocessing import PowerTransformer

from sklearn.preprocessing import QuantileTransformer

from sklearn.model_selection import train_test_split

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']

plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

N_SAMPLES = 1000

FONT_SIZE = 6

BINS = 30

rng = np.random.RandomState(304)

bc = PowerTransformer(method='box-cox')

yj = PowerTransformer(method='yeo-johnson')

# n_quantiles设置为训练集大小,而不是默认值,以避免此示例引发警告

qt = QuantileTransformer(n_quantiles=500, output_distribution='normal',

                        random_state=rng)

size = (N_SAMPLES, 1)

# 对数正态分布

X_lognormal = rng.lognormal(size=size)

# 卡方分布

df = 3

X_chisq = rng.chisquare(df=df, size=size)

# 威布尔分布

a = 50

X_weibull = rng.weibull(a=a, size=size)

# 高斯分布

loc = 100

X_gaussian = rng.normal(loc=loc, size=size)

# 均匀分布

X_uniform = rng.uniform(low=0, high=1, size=size)

# 双峰分布

loc_a, loc_b = 100, 105

X_a, X_b = rng.normal(loc=loc_a, size=size), rng.normal(loc=loc_b, size=size)

X_bimodal = np.concatenate([X_a, X_b], axis=0)

# 绘制图像

distributions = [

    ('Lognormal', X_lognormal),

    ('Chi-squared', X_chisq),

    ('Weibull', X_weibull),

    ('Gaussian', X_gaussian),

    ('Uniform', X_uniform),

    ('Bimodal', X_bimodal)

]

colors = ['#D81B60', '#0188FF', '#FFC107',

          '#B7A2FF', '#000000', '#2EC5AC']

fig, axes = plt.subplots(nrows=8, ncols=3, figsize=plt.figaspect(2))

axes = axes.flatten()

axes_idxs = [(0, 3, 6, 9), (1, 4, 7, 10), (2, 5, 8, 11), (12, 15, 18, 21),

            (13, 16, 19, 22), (14, 17, 20, 23)]

axes_list = [(axes[i], axes[j], axes[k], axes[l])

            for (i, j, k, l) in axes_idxs]

for distribution, color, axes in zip(distributions, colors, axes_list):

    name, X = distribution

    X_train, X_test = train_test_split(X, test_size=.5)

    # 执行幂变换和分位数变换

    X_trans_bc = bc.fit(X_train).transform(X_test)

    lmbda_bc = round(bc.lambdas_[0], 2)

    X_trans_yj = yj.fit(X_train).transform(X_test)

    lmbda_yj = round(yj.lambdas_[0], 2)

    X_trans_qt = qt.fit(X_train).transform(X_test)

    ax_original, ax_bc, ax_yj, ax_qt = axes

    ax_original.hist(X_train, color=color, bins=BINS)

    ax_original.set_title(name, fontsize=FONT_SIZE)

    ax_original.tick_params(axis='both', which='major', labelsize=FONT_SIZE)

    for ax, X_trans, meth_name, lmbda in zip(

            (ax_bc, ax_yj, ax_qt),

            (X_trans_bc, X_trans_yj, X_trans_qt),

            ('Box-Cox', 'Yeo-Johnson', 'Quantile transform'),

            (lmbda_bc, lmbda_yj, None)):

        ax.hist(X_trans, color=color, bins=BINS)

        title = 'After {}'.format(meth_name)

        if lmbda is not None:

            title += r'\n$\lambda$ = {}'.format(lmbda)

        ax.set_title(title, fontsize=FONT_SIZE)

        ax.tick_params(axis='both', which='major', labelsize=FONT_SIZE)

        ax.set_xlim([-3.5, 3.5])

plt.tight_layout()

fig.suptitle("数据映射到正态分布", x=0.5,y=1.1,fontsize=25)

plt.show()


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