因为特征值的维度太高，所以在实验降维的方法。
今天使用的方法是 主成分分析法。
数据的主成分和降维
为了说明什么是数据的主成分，先从数据降维说起。数据降维是怎么回事儿？假设三维空间中有一系列点，这些点分布在一个过原点的斜面上，如果你用自然坐标系x,y,z这三个轴来表示这组数据的话，需要使用三个维度，而事实上，这些点的分布仅仅是在一个二维的平面上，那么，问题出在哪里？如果你再仔细想想，能不能把x,y,z坐标系旋转一下，使数据所在平面与x,y平面重合？这就对了！如果把旋转后的坐标系记为x’,y’,z’，那么这组数据的表示只用x’和y’两个维度表示即可。当然了，如果想恢复原来的表示方式，那就得把这两个坐标之间的变换矩阵存下来。这样就能把数据维度降下来了。但是，我们要看到这个过程的本质，如果把这些数据按行或者按列排成一个矩阵，那么这个矩阵的秩就是2。这些数据之间是有相关性的，这些数据构成的过原点的向量的最大线性无关组包含2个向量，这就是为什么一开始就假设平面过原点的原因！那么如果平面不过原点呢？这就是数据中心化的缘故。将坐标原点平移到数据中心，这样原本不相关的数据在这个新坐标系中就有相关性了。有趣的是，三点一定共面，也就是说三维空间中任意三点中心化后都是线性相关的，一般来讲n维空间中的n个点一定能在一个n-1维子空间中分析！
上一段文字中，认为把数据降维后并没有丢弃任何东西，因为这些数据在平面以外的第三个维度的分量都为0。现在，假设这些数据在z’轴有一个很小的抖动，那么我们仍然用上述的二维表示这些数据，理由是我们可以认为这两个轴的信息是数据的主成分，而这些信息对于我们的分析已经足够了，z’轴上的抖动很有可能是噪声，也就是说本来这组数据是有相关性的，噪声的引入，导致了数据不完全相关，但是，这些数据在z’轴上的分布与原点构成的夹角非常小，也就是说在z’轴上有很大的相关性，综合这些考虑，就可以认为数据在x’,y’ 轴上的投影构成了数据的主成分。
课堂上老师谈到的特征选择的问题，其实就是要剔除的特征主要是和类标签无关的特征。而这里的特征很多是和类标签有关的，但里面存在噪声或者冗余。在这种情况下，需要一种特征降维的方法来减少特征数，减少噪音和冗余，减少过度拟合的可能性。
实现代码：
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
#计算均值,要求输入数据为numpy的矩阵格式，行表示样本数，列表示特征
def meanX(dataX):
return np.mean(dataX,axis=0)#axis=0表示按照列来求均值，如果输入list,则axis=1
"""
参数：
- XMat：传入的是一个numpy的矩阵格式，行表示样本数，列表示特征
- k：表示取前k个特征值对应的特征向量
返回值：
- finalData：参数一指的是返回的低维矩阵，对应于输入参数二
- reconData：参数二对应的是移动坐标轴后的矩阵
"""
def pca(XMat, k):
average = meanX(XMat)
m, n = np.shape(XMat)
data_adjust = []
avgs = np.tile(average, (m, 1))
data_adjust = XMat - avgs
covX = np.cov(data_adjust.T) #计算协方差矩阵
featValue, featVec= np.linalg.eig(covX) #求解协方差矩阵的特征值和特征向量
index = np.argsort(-featValue) #按照featValue进行从大到小排序
finalData = []
if k > n:
print ("k must lower than feature number")
return
else:
#注意特征向量是列向量，而numpy的二维矩阵(数组)a[m][n]中，a[1]表示第1行值
selectVec = np.matrix(featVec.T[index[:k]]) #所以这里需要进行转置
finalData = data_adjust * selectVec.T
reconData = (finalData * selectVec) + average
return finalData, reconData
#加载数据集的函数
#输入文件的每行数据都以,隔开,不要第一行
def loaddata(datafile):
return np.array(pd.read_csv(datafile,sep=",",header=0)).astype(np.float)
#根据数据集data.txt
def main():
datafile = "character.csv"
XMat = loaddata(datafile)
k = 6
return pca(XMat, k)
if __name__ == "__main__":
finalData, reconMat = main()
# plotBestFit(finalData, reconMat)
print(finalData[0:4])
# print(reconMat)
np.savetxt("new.csv", finalData, delimiter=',')PCA的思想是将n维特征映射到k维上（k < n），这k维是全新的正交特征。这k维特征称为主成分，是重新构造出来的k维特征，而不是简单地从n维特征中去除其余n-k维特征。