sklearn中fit_transform，transform和fit函数的区别和作用详解

写在前面

• fit和transform没有任何关系，仅仅是数据处理的两个不同环节，之所以出来fit_transform这个函数名，仅仅是为了写代码方便，会高效一点。

• sklearn里的封装好的各种算法使用前都要fit，fit相对于整个代码而言，为后续API服务。fit之后，然后调用各种API方法，transform只是其中一个API方法，所以当你调用transform之外的方法，也必须要先fit。

• fit原义指的是安装、使适合的意思，其实有点train的含义，但是和train不同的是，它并不是一个训练的过程，而是一个适配的过程，过程都是确定的，最后得到一个可用于转换的有价值的信息。

fit,transform,fit_transform常用情况分为两大类

1. 数据预处理中方法

• fit(): Method calculates the parameters μ and σ and saves them as internal objects.
  解释：简单来说，就是求得训练集X的均值，方差，最大值，最小值,这些训练集X固有的属性。

• transform(): Method using these calculated parameters apply the transformation to a particular dataset.
  解释：在fit的基础上，进行标准化，降维，归一化等操作（看具体用的是哪个工具，如PCA，StandardScaler等）。

• fit_transform(): joins the fit() and transform() method for transformation of dataset.
  解释：fit_transform是fit和transform的组合，既包括了训练又包含了转换。
  transform()和fit_transform()二者的功能都是对数据进行某种统一处理（比如标准化~N(0,1)，将数据缩放(映射)到某个固定区间，归一化，正则化等）

  fit_transform(trainData)对部分数据先拟合fit，找到该part的整体指标，如均值、方差、最大值最小值等等（根据具体转换的目的），然后对该trainData进行转换transform，从而实现数据的标准化、归一化等等。

根据对之前部分trainData进行fit的整体指标，对剩余的数据（testData）使用同样的均值、方差、最大最小值等指标进行转换transform(testData)，从而保证train、test处理方式相同。所以，一般都是这么用：

from sklearn.preprocessing import StandardScaler
sc = StandardScaler()
sc.fit_tranform(X_train)
sc.tranform(X_test)

2. 各种算法的fit，transform方法

• 举两个例子：

  • CountVectorizer举例，sklearn的CountVectorizer库是根据输入数据获取词频矩阵（稀疏矩阵）

    • fit(raw_documents) :根据CountVectorizer参数规则进行操作，比如滤除停用词等，拟合原始数据，生成文档中有价值的词汇表；

    • transform(raw_documents):使用符合fit的词汇表或提供给构造函数的词汇表，从原始文本文档中提取词频，转换成词频矩阵。

    • fit_transform(raw_documents, y=None):学习词汇词典并返回术语 - 文档矩阵(稀疏矩阵)。

  • TfidfTransformer举例，TF-IDF(Term frequency * Inverse Doc Frequency)词权重
    在较低的文本语料库中，一些词非常常见（例如，英文中的“the”，“a”，“is”），因此很少带有文档实际内容的有用信息。如果我们将单纯的计数数据直接喂给分类器，那些频繁出现的词会掩盖那些很少出现但是更有意义的词的频率。

    为了重新计算特征的计数权重，以便转化为适合分类器使用的浮点值，通常都会进行tf-idf转换。词重要性度量一般使用文本挖掘的启发式方法：TF-IDF。IDF，逆向文件频率（inverse document frequency）是一个词语普遍重要性的度量（不同词重要性的度量）。

    • fit(raw_documents, y=None)：根据训练集生成词典和逆文档词频 由fit方法计算的每个特征的权重存储在model的idf_属性中。

    • transform(raw_documents, copy=True)：使用fit（或fit_transform）学习的词汇和文档频率（df），将文档转换为文档 - 词矩阵。返回稀疏矩阵，[n_samples, n_features]，即，Tf-idf加权文档矩阵（Tf-idf-weighted document-term matrix）。

总结：

上述第一类和第二类等价。算法中的fit方法的应用等价于第一类的fit，只不过产生的结果意义不同（不是均值等统计意义，而是根据算法本身拟合获取不同信息以备后用），transform根据fit的结果转换成目标形式，具体需深究代码实现。

Note:

• 必须先用fit_transform(trainData)，之后再transform(testData)
• 如果直接transform(testData)，程序会报错
• 如果fit_transfrom(trainData)后，使用fit_transform(testData)而不transform(testData)，虽然也能归一化，但是两个结果不是在同一个“标准”下的，具有明显差异。(一定要避免这种情况)

附： 另一个角度理解fit和transform

fit_transform是fit和transform的结合，所以只需要了解fit和transform。

transform方法主要用来对特征进行转换。

从可利用信息的角度来说，转换分为无信息转换和有信息转换。

• 无信息转换是指不利用任何其他信息进行转换，比如指数、对数函数转换等。
• 有信息转换从是否利用目标值向量又可分为无监督转换和有监督转换。
  • 无监督转换指只利用特征的统计信息的转换，统计信息包括均值、标准差、边界等等，比如标准化、PCA法降维等。
  • 有监督转换指既利用了特征信息又利用了目标值信息的转换，比如通过模型选择特征、LDA法降维等。

所以，只有有信息的转换类的fit方法才实际有用，显然fit方法的主要工作是获取特征和目标值有价值的信息，在这点上，fit方法和模型训练时的fit方法就能够联系在一起了：都是通过分析特征和目标值，提取有价值的信息。对于转换类来说是某些统计量；对于模型来说可能是特征的权值系数等。

• 另外，只有有监督的转换类的fit和transform方法才需要特征和目标值两个参数，即有监督学习的算法fit(x,y)传两个参数。
• 无监督学习的算法是fit(x)，即传一个参数，比如降维、特征提取、标准化。
• fit方法无用不代表其没实现，而是除合法性校验以外，其并没有对特征和目标值进行任何处理。