大家好，我是不温卜火，是一名计算机学院大数据专业大二的学生，昵称来源于成语—
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这篇文章讲述的是基于模型的缺失值填补。希望这篇数据清洗的文章对您有所帮助！如果您有想学习的知识或建议，可以给作者留言~
基于模型的方法会将含有缺失值的变量作为预测目标
将数据集中其他变量或其子集作为输入变量，通过变量的非缺失值构造训练集，训练分类或回归模型
使用构建的模型来预测相应变量的缺失值
一、线性回归
是一种数据科学领域的经典学习算法
用来刻画响应变量与自变量之间的关系
线性回归模型的数学表达式为：
- 1、线性回归可以用来预测响应变量，那如何用来进行缺失值填充呢？
- 含有缺失值的属性作为因变量
- 其余的属性作为多维的自变量
- 建立二者之间的线性映射关系
- 求解映射函数的次数
- 2、在训练线性回归模型的过程中
- 数据集中的完整数据记录作为训练集，输入线性回归模型
- 含有缺失值的数据记录作为测试集，缺失值就是待预测的因变量
这样，一个缺失值填补的问题就成为一个经典的回归预测问题
- 含缺失值的属性是目标属性，运用线性回归进行填补，顺理成章
- 如果自变量存在缺失值，运用线性回归算法进行填补
- 但是，增大属性之间的相关性，对原始数据集的分析造成影响
- 3、线性回归填补和插入法的关系
- 线性回归要求
拟合函数与原始数据的误差最小，是一种整体靠近，对局部性质没有要求
- 插入方法要求
在原有数据之间插入数值，插值函数必须经过所有的已知数据点
二、KNN算法
通过计算训练集样本与目标样本的相似性，“鼓励”每个样本与目标样本去匹配
根据给定条件，选择最适合的K个样本作为目标样本的“邻居”
相似性的度量有以下选择：
- 1、主要步骤：
计算距离：给定目标样本，计算它与训练集中每个样本的距离
寻找邻居：选择距离最近的K个训练集样本，作为目标样本的近邻
分类预测：根据近样本的所属类别，或者属性的取值来预测目标样本的类别或者属性取值
- 2、使用KNN算法进行缺失值填补
当预测某个样本的缺失属性时，KNN会先去寻找与该样本最相似的K个样本
通过观察近邻样本的相关属性取值，来最终确定样本的缺失属性值
- 数据集的实例s存在缺失值，根据无缺失的属性信息，寻找K个与s最相似的实例
- 依据属性在缺失值所在字段下取值，来预测s的缺失值
- 3、数据集介绍
- 对青少年数据集的缺失值属性gender进行填补
学生的兴趣对其性别具有较好的指示作用
将兴趣作为输入属性，将gender属性作为预测目标
- 数据集包含40个变量，其中gradyear，gender，age和friends分别代表高中生的毕业年份、性别、年龄和好友数等基本信息
- 其余36个变量代表36个词语，这36个词语代表高中生的五大兴趣类：课外活动、时尚、宗教、浪漫和反社会行为
- 4、数据集处理
把gender属性作为目标属性，36个表征兴趣的属性作为输入属性
- 缺失值所在的行索引
import pandas as pd
import numpy as np
teenager = pd.read_csv('./input/teenager.csv')
teenager['gender'].value_counts(dropna=False)
na_index = teenager[teenager['gender'].isnull()].index.values
- 完整样本的行索引
# 不含有缺失值的索引， 可作为我们的训练集
normal_index = teenager[~teenager['gender'].isnull()].index.values
- 将不含有缺失值的索引，做成训练集
# x为兴趣爱好，y为性别
trainX = teenager.iloc[normal_index]
trainY = teenager.iloc[normal_index,1]
trainX.head()
- 把含有缺失值的样本作为测试集
testX = teenager.iloc[na_index]
testY = teenager.iloc[na_index,1]
- 计算欧氏距离
# 计算欧式距离
distances = []
for item in testX.iloc[:,4:].values:
dist = {}
for index, item1 in enumerate(trainX.iloc[:,4:].values):
distance = np.sqrt(np.sum(np.square(item - item1)))
dist[index] = distance
distances.append(dist)
enumerate()函数，可以在生成值得时候能够自定生成递增序列
enumerate(trainX.iloc[:,4:].values)
- 查看distances中得元素
- 对每一个测试集到所有得训练集的距离排序
- 预测多数性别
- 5、KNN算法总结
- 使用KNN算法进行缺失值填补需要注意：
KNN是一个偏差小，方差大的计算模型
KNN只选取与目标样本相似的完整样本参与计算，精度相对来说比较高
为了计算相似程度，KNN必须重复遍历训练集的每个样本
如果数据集容量较大，KNN的计算代价会升高
- 使用KNN算法进行缺失值填补需要注意：
标准KNN算法对数据样本的K个邻居赋予相同的权重，并不合理
一般来说，距离越远的数据样本所能施加的影响就越小
需要对KNN一定的改进，比如让邻居的权重与距离成反比关系
本次的分享就到这里了,
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