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主成分分析(PCA)和核主成分分析(KPCA)是两种常用的降维技术,广泛应用于数据预处理和特征提取领域。
PCA通过线性变换将高维数据投影到低维空间,保留数据的主要方差。其核心步骤包括数据标准化、计算协方差矩阵、特征值分解以及选择前k个最大特征值对应的特征向量构成投影矩阵。PCA假设数据分布是线性的,适用于线性可分的数据集。
KPCA是PCA的非线性扩展,通过核技巧将原始数据映射到高维特征空间,再在该空间中执行PCA。这种方法的优势在于能够处理非线性数据结构,例如环形或螺旋形分布的数据。KPCA的关键在于选择合适的核函数(如高斯核、多项式核等),通过核矩阵隐式计算高维空间中的内积,避免显式映射带来的计算复杂度。
两种方法均需注意数据预处理(如中心化),且降维后的维度数需通过特征值衰减或实际需求确定。KPCA的计算成本通常高于PCA,尤其在样本量大时需权衡性能与效果。