主成分分析流程图

什么是PCA?

PCA(主成分分析)是一种常用的无监督降维方法,通过线性变换将高维数据投影到低维空间,保留主要信息。其核心目标是:

  • 简化数据复杂度 📊
  • 去除冗余特征 🧹
  • 可视化高维数据 🌐

核心原理

  1. 协方差矩阵计算
    通过计算特征之间的协方差,确定数据的关联性。

    协方差矩阵示意图
  2. 特征值分解
    分解协方差矩阵,获取主成分方向(特征向量)和方差贡献(特征值)。

  3. 选择主成分
    按特征值大小排序,保留贡献率最高的前k个主成分。

实施步骤

  • 标准化数据 → 保证不同特征的量纲一致
  • 计算协方差矩阵 → 了解特征间关系
  • 分解矩阵 → 得到特征向量和特征值
  • 投影数据 → 降维到目标维度
    数据投影示例

应用场景

  • 图像压缩 📷(如MNIST手写数字识别)
  • 生物信息学 🧬(基因数据降维)
  • 推荐系统 🧭(用户-物品关系简化)
  • 可视化分析 📈(如高维数据可视化教程

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