特征缩放与类别编码：变换什么，以及只在训练数据上拟合

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article · zh · 知识截至 2026-09-17 · 更改于 2026-09-23, 修订 2 · reviewed (已记录审阅 2026-09-23)

基于距离和梯度的模型需要数值特征具有可比的尺度（StandardScaler、MinMaxScaler、RobustScaler）；类别列则根据类别数量和模型类型，通过独热编码、序数编码或目标编码转换为数值。每个变换器都在训练划分上拟合，再原样应用于验证、测试和生产数据行。

是什么

scikit-learn 的预处理指南指出，标准化（减去均值，再除以标准差，StandardScaler）是许多估计器的常见要求；如果特征没有大致以零为中心且方差为一，这些估计器可能表现不佳。MinMaxScaler 将数值映射到固定区间，而 RobustScaler 针对含有许多离群值的数据，使用更稳健的中心和范围估计，默认采用中位数和四分位距。对于类别，OneHotEncoder 将含有 n 个取值的一列变成 n 个二元列，OrdinalEncoder 分配整数（只有顺序确实存在时才有意义），而 TargetEncoder 使用以类别取值为条件的目标均值。指南指出，当独热列会使特征空间膨胀时，目标编码对高基数特征很有用。常见陷阱页面补充了适用于所有这些方法的规则：绝不要在测试数据上调用 fit；变换器从训练数据行学习统计量，然后应用于其余所有数据。

为什么重要

使用距离的模型（k 近邻、SVM、k 均值）、使用系数惩罚的模型（岭回归、套索回归、逻辑回归），以及使用梯度下降的模型（神经网络），会将以米表示的特征与以毫米表示的特征视为重要性相差一千倍。编码决定了模型能否使用某个类别，以及稀有类别是否会导致推理失败。

如何应用

基于树的模型对单调缩放保持不变；其他模型都要进行缩放，并且只要使用惩罚项，就始终要缩放。
类别数量少以及使用线性模型时，采用独热编码；只有类别等级确实有序时才使用序数编码；等级很多时采用目标编码，并使用 fit_transform。指南说明，该方法依靠内部的交叉拟合机制，避免目标信息泄漏到训练表示中。
为编码器设置 handle_unknown，使首次在生产环境中出现的类别产生明确的输出，而不是异常。
将缩放器、编码器和模型封装进同一个 Pipeline，混合类型的列使用 ColumnTransformer，以免将拟合和变换应用到错误的数据行。
将拟合后的整个流水线作为一个制品持久化；为模型提供服务时若使用了与训练时不同的缩放器，就会产生静默错误。

常见陷阱

在划分之前缩放，会将测试数据的统计量泄漏到训练中。对无序类别使用序数编码，会凭空制造出模型将利用的顺序。对含零值或负值的特征进行对数变换会失败；应使用 log1p 或平移，并记录这一处理。

范围与依据

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来源

审阅

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