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Python数据预处理流程与异常值处理的标准方法【教程】

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2025-12-15 12:59:15

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来源于php中文网

原创

异常值处理需结合分布、业务逻辑与模型敏感度;先用pandas探查数据,再用IQR法、Z-score法或可视化识别异常,最后依成因选择删除、修正或保留。

python数据预处理流程与异常值处理的标准方法【教程】

Python数据预处理不是一串代码堆砌,而是围绕“让数据适合建模”这个目标展开的系统性工作。异常值处理是其中关键一环——它既不能盲目删除,也不能全盘保留,得看分布、业务逻辑和模型敏感度。

数据加载与初步探查

先用pandas读入数据,立刻检查形状、缺失值、数据类型和前几行:

  • df.shape 看样本量和特征数
  • df.info() 查非空值数量和dtype是否合理(比如日期被读成object)
  • df.describe(include='all') 一次性看数值型和类别型变量的统计概览
  • df.isnull().sum() 定位缺失集中的列

数值型异常值识别与判断

异常值不等于错误值,得先区分是录入错误、测量偏差,还是真实但罕见的业务现象。常用方法有:

  • IQR法:计算Q1、Q3和IQR,定义上下界为 Q1−1.5×IQR 和 Q3+1.5×IQR;适用于近似对称分布
  • Z-score法:|z| > 3 视为异常;要求数据近似正态,否则易误判
  • 可视化辅助:用箱线图(sns.boxplot)或散点图(plt.scatter)直观定位离群点,结合业务判断是否合理(例如某客户单月消费100万元,在高端珠宝行业可能是正常,但在便利店场景就极可疑)

异常值处理策略选择

处理方式取决于异常成因和后续建模需求:

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  • 删除:仅适用于确认为录入错误、占比极低(如df = df[~outlier_mask]
  • 截断(Winsorization):将异常值替换成边界值(如用Q1−1.5×IQR替换所有低于下界的值),保留样本量又降低影响;可用 scipy.stats.mstats.winsorize
  • 分箱或标记:把异常值单独归为一类(如新增列 is_outlier),供树模型利用其信息;或转为分位数区间(低/中/高/异常)
  • 不处理:若使用鲁棒模型(如Random Forest、XGBoost)且异常值有业务含义,有时保留反而提升泛化能力

类别型与时间型字段的预处理要点

异常值不止出现在数字里:

  • 类别字段:检查 df['col'].nunique()df['col'].value_counts(dropna=False),识别拼写错误(如“Male”/“male”/“M”)、异常取值(如年龄字段出现“Unknown”却本应是数值)
  • 时间字段:用 pd.to_datetime(df['date'], errors='coerce') 转换,再查 NaT 比例;对明显不合理日期(如“1900-01-01”、“9999-12-31”)按业务规则填充或标记
  • 统一编码前先做异常清洗:避免把错误类别(如空格、特殊字符)也编码进模型特征

基本上就这些。预处理没有银弹,核心是理解数据从哪来、要到哪去。每次操作留痕(比如记录删了多少行、哪些值被winsorize),比追求一步到位更重要。

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