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统计学习精要(The Elements of Statistical Learning)课堂笔记(二十五):降维和PCA

 降维

降维完全属于unsupervised learning了,即给定数据集,我们希望降到q维的。从这个角度来讲,降维和聚类还是有相通之处的,都是对于特征的提取。只是一个从行的角度出发,一个对列操作的感觉。

PCA(主成分分析,Principle Component Analysis)

个人觉得这也是起名字起的比较好的模型之一...乍一听起来很有用的感觉 -_-||

1. 求,使得,且最大。

PCA

直觉上来讲,就是想寻找一个主方向。

这样,求解问题为:

。所以我们只需要求一阶导数即可。

设A为对称矩阵,则存在正交阵使得,其中为A的特征值矩阵,故(列向量为特征向量)。不失一般性,我们可以排序使得(从大到小排序)。

最大特征值:

同时为x的相关矩阵,,从而

2. 找到(q维的子空间)

投影到该q维空间,这样,且最小。

A矩阵的范数:
tr表示矩阵的迹(对角线元素和)。

则上述问题等价于,求使得最小。

最小。

即使得最大(注意没有负号)。

称为数据的相似矩阵

均为对称阵,且两个阵有相同的特征值。记为A的秩,AA'的特征向量,A'A的特征向量,则。做奇异值分解,则.

由此,求得的和前述结果等价。

回到PCA。如果降维后需要重构,则,解即可。

3. 对偶PCA。如果即数据非常高的时候,可以转置后再做。

4. KPCA (kernel)PCA也可以先用核函数,即实现非线性的降维。需要注意,降维的过程需要保持可逆。

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PS. PCA不适合解决overfitting的问题。如果需要解决,加regularization项。

14 replies on “统计学习精要(The Elements of Statistical Learning)课堂笔记(二十五):降维和PCA”

非常好的课堂笔记,真心感谢楼主分享,个人才开始自学这本书,接下来不懂的咱就可以参考lz的笔记了,只是木有找到lz的笔记(一、二、三、七、十二),不知道还有木有?

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