PCA和LDA

PCA是無監(jiān)督的降維,降維后方差盡可能的大寿谴;
LDA是有監(jiān)督的降維锁右,希望分類后組內(nèi)方差小,組間方差大讶泰;

聚類咏瑟,降維;

1 PCA

原有的d維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為k維數(shù)據(jù)(d>k)痪署,新生成的k維數(shù)據(jù)盡可能多的包含原來d為數(shù)據(jù)的信息码泞。

1.1 去中心化

讓樣本的均值為0;
方便后去求取協(xié)方差矩陣惠桃;
這并不屬于數(shù)據(jù)預(yù)處理浦夷,因為數(shù)據(jù)預(yù)處理是對每一個特征維度進行處理的,而去中心化是針對每一個樣本辜王,這是PCA所必須的過程劈狐。
為什么要去中心化

1.2 求協(xié)方差矩陣

方差:單個隨機變量的離散程度;
協(xié)方差:兩個隨機變量的相似程度呐馆。
方差和協(xié)方差的一些區(qū)別

偏差是估計值與真實值之間的差距肥缔。
方差是描述預(yù)測值的變化范圍,離散程度汹来。


偏差與方差

計算協(xié)方差矩陣


對于原始數(shù)據(jù)X续膳,協(xié)方差矩陣的計算

1.3 求協(xié)方差矩陣的特征值

尋找一個線性變換u,使uX收班,即降維后的新數(shù)據(jù)方差最大坟岔。
這里可以令u的模長為1.
根絕拉格朗日優(yōu)化后可知,S=λ摔桦;
那么最大化投影方差就是最大化原數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣的特征值社付。
最佳的投影方向就是最大特征值對應(yīng)的特征向量。

1.4 選取前K大個特征值

選取特征值的特征向量組成投影矩陣U=[u1,u2,...,uk]邻耕。
UX即為投影后新樣本鸥咖。

1.5 總結(jié)

由于PCA是基于歐氏距離,因此對于線性不可分?jǐn)?shù)據(jù)無能為力兄世。
所以提出kernel PCA 啼辣。

2 LDA

分類,降維御滩。
希望降維后類間距離最大鸥拧,類內(nèi)距離最小党远。
引入兩個定義,類間散度Sb和類內(nèi)散度Sw住涉。

2.1 計算每個類別的中心

2.2 計算類間散度和類內(nèi)散度

2.3 求矩陣前K大特征值

2.4 根據(jù)特征向量得到投影矩陣

降維流程

在計算類間散度和類內(nèi)散度的時候用到了類別信息麸锉,所以LDA是有監(jiān)督的降維。

3 比較

有標(biāo)簽就用LDA
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