您的结果不符合预期的原因是pyspark.ml.feature.StandardScaler https://spark.apache.org/docs/latest/api/python/pyspark.ml.html#pyspark.ml.feature.StandardScaler使用无偏样本标准差而不是总体标准差。
来自文档:
“单位标准差”是使用以下公式计算的修正样本标准差 https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_deviation#Corrected_sample_standard_deviation,计算为无偏样本方差的平方根。
如果你想尝试你的numpy
使用样本标准差编写代码,您会看到相同的结果:
import numpy as np
x = np.array([2., 8., 5.])
print((x - x.mean())/x.std(ddof=1))
#array([-1., 1., 0.])
从建模的角度来看,这几乎肯定不是问题(除非您的数据是整个群体,但事实并非如此)。另请记住,对于大样本量,样本标准差接近总体标准差。因此,如果您的 DataFrame 中有很多行,则此处的差异可以忽略不计。
但是,如果您坚持让缩放器使用总体标准差,一种“hacky”方法是向 DataFrame 添加一行,该行是列的平均值。
回想一下,标准差定义为均值差平方和的平方根。或者作为一个函数:
# using the same x as above
def popstd(x):
return np.sqrt(sum((xi - x.mean())**2/len(x) for xi in x))
print(popstd(x))
#2.4494897427831779
print(x.std())
#2.4494897427831779
使用无偏标准差时的区别只是除以len(x)-1
代替len(x)
。因此,如果您添加等于平均值的样本,则可以增加分母,而不会影响总体平均值。
假设您有以下 DataFrame:
df = spark.createDataFrame(
np.array(range(1,10,1)).reshape(3,3).tolist(),
["int1", "int2", "int3"]
)
df.show()
#+----+----+----+
#|int1|int2|int3|
#+----+----+----+
#| 1| 2| 3|
#| 4| 5| 6|
#| 7| 8| 9|
#+----+----+----+
将此 DataFrame 与每列的平均值合并:
import pyspark.sql.functions as f
# This is equivalent to UNION ALL in SQL
df2 = df.union(df.select(*[f.avg(c).alias(c) for c in df.columns]))
现在衡量你的价值观:
from pyspark.ml.feature import VectorAssembler, StandardScaler
va = VectorAssembler(inputCols=["int2"], outputCol="temp_feature")
tmpdf = va.transform(df2)
sScaler = StandardScaler(
withMean=True, withStd=True, inputCol="temp_feature", outputCol="scaled"
)
sScaler.fit(tmpdf).transform(tmpdf).show()
#+----+----+----+------------+---------------------+
#|int1|int2|int3|temp_feature|scaled |
#+----+----+----+------------+---------------------+
#|1.0 |2.0 |3.0 |[2.0] |[-1.2247448713915892]|
#|4.0 |5.0 |6.0 |[5.0] |[0.0] |
#|7.0 |8.0 |9.0 |[8.0] |[1.2247448713915892] |
#|4.0 |5.0 |6.0 |[5.0] |[0.0] |
#+----+----+----+------------+---------------------+