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python中如何处理异常值

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2025-10-17 20:14:02

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来源于php中文网

原创

首先使用统计方法(如IQR)识别异常值,再通过箱线图可视化检测,随后选择删除、缩尾、填充或标记等方式处理,复杂场景可采用孤立森林等机器学习算法,最终依据数据分布与业务背景合理决策。

python中如何处理异常值

在Python中处理异常值通常涉及识别、分析和处理数据中的极端值,这些值可能对统计分析或机器学习模型产生负面影响。常用的方法结合了数据分析库(如pandas、numpy)和可视化工具(如matplotlib、seaborn)。以下是几种常见的处理方式:

1. 使用统计方法识别异常值

通过均值±标准差或四分位数范围(IQR)判断异常值:

IQR 方法(适用于非正态分布):

  • 计算第一四分位数(Q1)和第三四分位数(Q3)
  • IQR = Q3 - Q1
  • 定义异常值范围:小于 Q1 - 1.5×IQR 或大于 Q3 + 1.5×IQR 的值为异常值

示例代码:

import pandas as pd

示例数据

data = pd.Series([10, 12, 14, 15, 100, 18, 20, 16, 13])

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Q1 = data.quantile(0.25) Q3 = data.quantile(0.75) IQR = Q3 - Q1 lower_bound = Q1 - 1.5 IQR upper_bound = Q3 + 1.5 IQR

outliers = data[(data < lower_bound) | (data > upper_bound)] print("异常值:", outliers.tolist())

2. 可视化检测异常值

使用箱线图(boxplot)或散点图直观查看异常值:
import matplotlib.pyplot as plt

plt.boxplot(data) plt.title("Boxplot for Outlier Detection") plt.show()

3. 处理异常值的方法

识别后可选择以下策略:
  • 删除异常值:如果异常值是错误或极少数,可以直接过滤
  • clean_data = data[(data >= lower_bound) & (data <= upper_bound)]
  • 替换为边界值(缩尾处理):将异常值限制在合理范围内
  • data_clipped = data.clip(lower_bound, upper_bound)
  • 用均值/中位数填充:适用于少量异常值
  • data_filled = data.copy()
    data_filled[(data < lower_bound) | (data > upper_bound)] = data.median()
  • 保留并标记:在建模时作为特征标记是否为异常

4. 使用机器学习方法检测

对于复杂数据,可用孤立森林(Isolation Forest)、LOF(局部异常因子)等算法:
from sklearn.ensemble import IsolationForest

model = IsolationForest(contamination=0.1) # 预估异常比例 pred = model.fit_predict(data.values.reshape(-1, 1))

pred == -1 表示异常

outliers_index = data.index[pred == -1]

基本上就这些。根据数据分布和业务背景选择合适的方法,避免盲目删除异常值,有时它们也包含重要信息。

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