一、什么是偏最小二乘判别分析
偏最小二乘判别分析(Partial Least Squares Discriminant Analysis,简称PLS-DA)是一种数据降维及分类算法。
PLS-DA是基于偏最小二乘回归(PLS)算法的基础上,通过引入类别信息,进行数据分类的技术。PLS-DA不仅可以用于解决高维数据处理中维度灾难问题,在分类和预测问题中也表现优秀,尤其适用于小样本、高维数据的建模问题。
二、偏最小二乘回归(PLS)算法介绍
PLS是一种多元回归分析方法,其基本思想是通过对自变量和因变量之间的相关性尽可能多的提取出来,然后以被提取出的相关性作为新的自变量建模来预测因变量,从而降低了自变量的维度,提高了建模的准确性。
PLS的基本思想是先将自变量Y和因变量X通过线性组合的方法进行相关性较好的提取,即找到一组分别与X和Y高度相关的线性组合,再将其作为新的自变量和因变量进行回归建模,得到的模型就是传统意义下的回归分析模型。
# PLS算法Python示例代码 from sklearn.cross_decomposition import PLSRegression n_components = 3 pls = PLSRegression(n_components) pls.fit(X_train, y_train)
三、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)算法介绍
PLS-DA是在PLS算法的基础上,引入了类别信息,进行分类分析的技术。PLS-DA算法的主要思想是将自变量和因变量之间的相关性分成两部分,一部分用于提取特征信息,另一部分用于区分不同的类别。
PLS-DA的步骤如下:
1. 将样本数据分为训练集和测试集。
2. 对训练集数据进行PLS分析,提取出特征信息,并将训练数据映射到新的空间中。
3. 对新的空间中的数据进行分类分析,建立分类模型。
4. 对测试集数据进行映射,并用建立好的分类模型进行分类预测。
# PLS-DA算法Python示例代码 from sklearn.cross_decomposition import PLSRegression n_components = 3 pls = PLSRegression(n_components) pls.fit(X_train, y_train) y_pred = pls.predict(X_test)
四、PLS-DA的应用领域
PLS-DA广泛应用于化学、药品、生物、食品等领域,可以用于对不同样品的分析鉴别,例如不同品种的葡萄酒、不同年份的茶叶、不同地区的咖啡等。此外,在医学、环境监测、质量控制等领域也有广泛应用。
五、PLS-DA的优缺点
PLS-DA具有降维、分类和预测三种功能,适用于小样本、高维数据的建模问题,对相关性强、多重共线性的数据处理效果较好。
但PLS-DA也存在一些缺点,例如对数据的要求较高、建模时间较长、结果不易解释等。此外,PLS-DA的建模结果也和数据样本的选择及样本的数量有关。