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标准化和归一化的区别和应用场景是什么

在数据预处理阶段,标准化和归一化是两种常见的数据缩放技术,它们的区别主要体现在:1.定义不同;2.计算方法不同;3.使用场景不同;4.处理效果不同;5.对异常值的影响不同。总的来说,标准化和归一化都是为了消除数据的量纲影响,提高机器学习模型的性能。

1.定义不同

标准化(Standardization),也称为Z-score Normalization,是将数据按比例缩放,使之符合标准正态分布,即均值为0,标准差为1。而归一化(Normalization)通常是将数据缩放到[0,1]或者[-1,1]的范围内。

2.计算方法不同

标准化的计算方法是减去均值后除以标准差,而归一化通常是减去最小值后除以最大值和最小值的差。

3.使用场景不同

标准化通常用于需要计算距离的算法,如SVM,KNN,LR,以及神经网络等。而归一化适用于对参数大小敏感,或者最大最小值已知的场景,如梯度下降,深度学习等。

4.处理效果不同

标准化处理后的数据保持了原数据的分布形状,而归一化则更侧重于数据的尺度变换,不考虑数据的分布形状。

5.对异常值的影响不同

标准化由于涉及均值和标准差,对异常值比较敏感,异常值的存在可能会影响处理后数据的分布。而归一化则主要受到最大值和最小值的影响,对异常值相对鲁棒。

延伸阅读

选择标准化还是归一化

在实际的数据处理中,选择标准化还是归一化,主要取决于数据的特性和模型的需求:

1.如果数据的分布接近正态分布,那么标准化可能是一个更好的选择。因为标准化能够保持数据的分布形状,且许多机器学习算法(如线性回归,逻辑回归,支持向量机等)在设计时都假设输入数据是正态分布的。

2.如果数据存在异常值,或者最大最小值非常不稳定,归一化可能更为合适。因为归一化对异常值有较好的鲁棒性。

3.在深度学习中,由于激活函数(如sigmoid,tanh等)的输出范围有限,因此通常需要对输入数据进行归一化。

总的来说,标准化和归一化都有各自的优势,选择哪种方法需要根据实际应用场景和数据特性进行权衡。在不确定的情况下,可以都尝试一下,然后选择在验证集上效果较好的方法。

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