机器学习 | 特征工程- 引言
特征工程（Feature Engineering）目的是最大限度地从原始数据中提取特征以供算法和模型使用，是数据挖掘模型开发中最耗时、最重要的一步。内容包括：特征处理（Feature Processing）、特征选择（Feature Selection）。
本部分系统的总结特征工作的一些基本概念，以及自己在模型开发中所总结的一些方法。并结合具体案例（iris数据集）配合sklearn数据包梳理整个特征工程的操作流程。
目录：
5 实践
在介绍特征工程之前，我们先看两张图。
图一是基本的数据挖掘场景，该图清晰的解释了数据挖掘的整体流程
图二总结了特征工程的常见方法和步骤
一、特征处理（Feature Processing）
特征也就是我们常常说的变量/自变量，一般分为三类：
· 连续型
· 无序类别（离散）型
· 有序类别（离散）型
1.1 连续型特征
- 不处理
除了归一化（去中心，方差归一），不用做太多特殊处理，可以直接把连续特征扔到模型里使用。根据模型类型而定。
- 离散化
对于一些特殊的模型（信用评分卡）开发，有时候我们需要对连续型的特征（年龄、收入）进行离散化。
离散化方法的关键是怎么确定分段中的离散点，下面介绍几种常用的离散化方法：
· 等距离离散（等距分组） 顾名思义，就是离散点选取等距点。
· 等样本点离散（等深分组） 选取的离散点保证落在每段里的样本点数量大致相同
· 决策树离散化（最优分组） 决策树离散化方法通常也是每次离散化一个连续特征，原理如下： 单独用此特征和目标值y训练一个决策树模型，然后把训练获得的模型内的特征分割点作为离散化的离散点。
· 其他离散化方法 其中，最优分组除决策树方法以外，还可以使用卡方分箱的方法，这种方法在评分卡开发中比较常见。
- 函数转换
有时我们的模型的假设条件是要求自变量或因变量服从某特殊分布（如正态分布），或者说自变量或因变量服从该分布时，模型的表现较好。这个时候我们就需要对特征或因变量进行非线性函数转换。这个方法操作起来很简单，但记得对新加入的特征做归一化。对于特征的转换，需要将转换之后的特征和原特征一起加入训练模型进行训练。
1.2 无序类别（离散）型
- 数值化
· one-hot编码 一个变量k个值就转换成k个虚拟变量，优点：简单，且保证无共线性，缺点：太稀（稀疏矩阵）。
避免产生稀疏矩阵的常见方法是降维，将变量值较多的分类维度，尽可能降到最少，能降则降，不能降的，别勉强。
此外，在实际应用中，通过梯度下降法求解的模型一般都是需要归一化的，比如线性回归、logistic回归、KNN、SVM、神经网络等模型。但树形模型不需要归一化，因为它们不关心变量的值，而是关心变量的分布和变量之间的条件概率，如决策树、随机森林(Random Forest)。
1.3 有序类别（离散）型
· label encoder 一个变量的k个值，按序转换成k个数字（1，2，3…k）。例如一个人的状态status有三种取值：bad, normal, good，显然bad < normal < good。这个时候bad, normal, good就可以分别转换成 1、2、3。但该方法局限性较大不推荐
· 生成哑变量 与one-hot编码一样，都是将一个变量的k个值生成k个哑变量，但注意不能丢了变量值之间的顺序关系。一般的表达方式如下：
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status取值
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向量表示
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bad
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(1, 0, 0)
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normal
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(1, 1, 0)
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good
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(1, 1, 1)
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二、特征选择（Feature Selection）
也被称为variable selection或者attribute selection. 是选取已有属性的子集subset来进行建模的一种方式。
特征选择一般有两个目的：
· 剔除对因变量影响较小或无任何相关性的自变量，使得模型预测或分类效果达到理想值。
· 提高模型的可解释性
当数据预处理完成后，我们需要选择有意义的特征输入机器学习的算法和模型进行训练。通常来说，从两个方面考虑来选择特征：
· 特征是否发散：如果一个特征不发散，例如方差接近于0，也就是说样本在这个特征上基本上没有差异，这个特征对于样本的区分并没有什么用。
· 特征与目标的相关性：这点比较显见，与目标相关性高的特征，应当优选选择。除方差法外，本文介绍的其他方法均从相关性考虑。
根据特征选择的形式又可以将特征选择方法分为3种：
· Filter：过滤法，按照发散性或者相关性对各个特征进行评分，设定阈值或者待选择阈值的个数，选择特征。
· Wrapper：包装法，根据目标函数（通常是预测效果评分），每次选择若干特征，或者排除若干特征。
· Embedded：嵌入法，先使用某些机器学习的算法和模型进行训练，得到各个特征的权值系数，根据系数从大到小选择特征。类似于Filter方法，但是是通过训练来确定特征的优劣。
参考：
