今天是pandas資料處理專題第7篇文章，可以點選上方專輯檢視往期文章。

在上一篇文章當中我們介紹了對dataframe進行排序以及計算排名的一些方法，在今天的文章當中我們來了解一下dataframe兩個非常重要的功能——離散化和one-hot。

離散化

離散對應的反面是連續，離散化也就是將連續性的數值對映到一個離散的值。舉個很簡單的例子，比如說現在有一個特徵是使用者的收入，我們都知道貧富差距是非常巨大的，一個馬雲的收入頂的上成千上萬人收入之和。而最窮的人收入非常少，甚至每天不到一美元。

我們來設想一下，假設我們將收入這個值作為特徵放入模型，會發生什麼。如果是線性模型，很顯然模型會被這個特徵值給帶跑偏。我們來看下線性迴歸的公式：

這種情況非常多，因為現實生活當中很多資料的分佈是非常不均勻的。往往不是正態分佈而是二八分佈，甚至更加兩極分化。那針對這種情況該怎麼處理呢？

比較簡單也比較常用的一種方法就是將它離散化，將原本連續的值對映成離散的變數。比如說收入，我們不再直接用收入這個值來作為特徵，而是將它分成幾個桶，比如分為低收入群體，中等收入群體，高收入群體。這樣對模型訓練來說，就不會被帶偏了，但是缺點是損失了部分資訊。比如說馬雲和東哥都是高收入群體，但是兩人的掙錢能力其實還是相差蠻遠的。如果採用這種方式就體現不出來了，所以離散化的設計也不是拍腦門的，也要根據實際情況具體分析。

那麼假設我們希望在dataframe當中做這樣離散化的操作，應該怎麼辦呢？

其實非常簡單，pandas的開發人員早就想到了這個需求，有現成且成熟的api可以使用。我們來看個例子，首先我們建立一批資料，表示一批使用者的年收入：

income=[2000,10000,150000,8000,20000,30000,50000,1000000,20000000,300000000]

然後我們再人為的設定分桶用來對收入進行劃分：

bins=[0,30000,100000,10000000,1000000000]

之後我們只需要呼叫pandas當中的cut方法，將income和bins陣列都傳入就可以了：

pandas返回的結果是Categorical的物件，表示一種類別。像是(0, 30000]既是這個分桶的值的範圍，也表示這個分桶的名字。我們也可以自己傳入我們定義的分桶名稱來替換這個範圍：

這裡要注意我們傳入的labels的數量要比bins也就是劃分範圍少一個，因為劃分的區間是半閉半開的，區間的數量是bins-1，所以我們指定的labels數量也應該是bins-1。在預設的劃分方法當中，採用的是左開右閉區間，和我們常用的左閉右開區間不同，我們可以通過right=False這個引數將它設定成左閉右開區間。

在使用cut的過程當中，如果我們希望按照值的範圍來進行均等劃分的話，我們也可以傳入我們希望劃分的分桶數量代替bins，這樣pandas會根據這一列值的範圍按照指定的數量進行均分進行劃分：

如果是採用均等劃分，想要對劃分的精度進行限定，可以通過precision引數進行限定。比如說我們希望精度保留兩位小數，那麼傳入precision=2即可。

離散化的方法除了cut之外，還有一個叫做qcut，和cut不同之處在於qcut是根據分位數進行劃分的。比如我們希望忽視具體的數值，按照資料的數量進行等分，就需要用到qcut了。

除了傳入想要得到的劃分數量之外，我們也可以指定想要劃分的分位數，是0到1之間的小數，包含端點：

one-hot

one-hot也是機器學習當中非常非常常用的一種資料處理方式，one-hot這個詞乍看不是很明白，也有地方翻譯成獨熱碼，也很費解。其實它的含義很簡單，就是將一系列非數值型的值進行類別分桶，

我們舉個很簡單的例子，假設我們把男生分為三種：高富帥、矮矬窮和理工男，我們現在有4個男生：[高富帥、矮矬窮、理工男、高富帥]，這顯然是一個特徵，但問題是大部分模型是不接受字串型別的特徵的，我們必須將它轉化成數值才行。問題就在轉化這裡，我們很難做這個對映。

有人會說我們可以讓高富帥、矮矬窮這些標籤對應不同的數值，做一個對映不就可以了嗎？比如說矮矬窮等於1，高富帥等於2，這樣一對映不就變成數值了嗎？很可惜不行，原因也很簡單，因為我們單純地把它們對映成數值之後，它們就從一個抽象的概念變成數了。抽象的概念之間是沒有大小關係也沒有倍數關係的，但是數值有。比如說高富帥等於2，矮矬窮等於1，那在模型當中是否一個高富帥等於兩個矮矬窮？是否高富帥大於矮矬窮？

這些額外的資訊對模型是非常致命的，我們不希望模型得到這些資訊。最好的方法是我們生成一個列表，列表當中有三列分別是高富帥、矮矬窮和理工男。你是高富帥就高富帥那一列為1，其他列都為0，同理你是矮矬窮就矮矬窮那一列為1，其他列為0。在這個列表當中每一行只有一列為1，其他都為0，相當於只有一列熱，其他列都是冷的，one-hot就是這麼來的。

我們噼裡啪啦說了很多，但實際上one-hot的實現非常簡單，只有一行：

pd.get_dummies(dataframe)

預設得到的列表的名稱會加上這一列的列名作為字首，我們也可以自己通過prefix傳入我們想要的字首：

多列一起進行one-hot也沒有關係：

總結

離散化和one-hot都是非常常用的功能， 一般來說這兩個功能通常會連在一起使用，先將某一個值進行離散化，然後再將離散化的結果進行one-hot，從而適應模型。因此本文的內容非常實用，不要錯過哦。

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