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Was ist Datennormalisierung?

September 12, 2023
September 12, 2023
12 September 2023

Ist Ihnen die Qualität Ihrer Daten wichtig? Dann wird es Ihnen wahrscheinlich weiterhelfen, mehr über die Normalisierung von Daten zu erfahren! Bei der Datennormalisierung werden Daten umgewandelt, ohne sie zu verfälschen, um ihre Effizienz zu verbessern und sie in einen vordefinierten und eingeschränkten Satz von Werten einzupassen.

Entdecken Sie die Bedeutung dieser Technik, die für datengetriebene Unternehmen unverzichtbar geworden ist.

Für jedes Unternehmen, das datengestützt arbeiten möchte, um seine Produktivität, Effizienz oder die Relevanz seines Angebots oder seiner Aussagen auf seinem Markt zu verbessern, ist die Repräsentativität der Daten eine entscheidende Frage. Ihre Herausforderung: Sorgen Sie dafür, dass Sie möglichst viele Informationen aus Ihren Daten gewinnen können. Dazu müssen Sie alles tun, um die Verzerrung der Informationen zu begrenzen. Das ist die Aufgabe der Datennormalisierung, die auch als Data Normalization bezeichnet wird.

Der Prozess der Normalisierung von Daten wird in der Statistik, der Datenwissenschaft und dem Machine Learning häufig verwendet, um die Werte verschiedener Variablen innerhalb eines bestimmten Intervalls zu skalieren. Das primäre Ziel der Normalisierung ist es, Daten miteinander vergleichbar und für Analyse- und Modellierungsalgorithmen leichter interpretierbar zu machen.

Warum ist die Normalisierung von Daten für Unternehmen wichtig?

 

In vielen Fällen können die Daten sehr unterschiedlich skaliert sein, d. h. einige Variablen können viel größere oder kleinere Werte haben als andere. Dies kann für bestimmte statistische Verfahren oder Machine-Learning-Algorithmen problematisch sein, da sie empfindlich auf die Skalierung der Daten reagieren. Durch die Normalisierung kann dieses Problem gelöst werden, da die Werte der Variablen so angepasst werden, dass sie in einem bestimmten Intervall liegen, oft zwischen 0 und 1, oder um den Mittelwert mit einer bestimmten Standardabweichung.

Welche Vorteile sind mit der Normalisierung von Daten verbunden?

 

Die Datennormalisierung verbessert die Qualität, Leistung und Interpretierbarkeit von statistischen Analysen und Machine-Learning-Modellen, indem sie Probleme mit der Skalierung von Variablen beseitigt und einen fairen Vergleich zwischen verschiedenen Datenmerkmalen ermöglicht. In der Praxis führt dies zu konkreten Vorteilen:

Maximale Vergleichbarkeit: Normalisierte Daten werden auf die gleiche Skala gebracht und ermöglichen so einen leichteren Vergleich und eine bessere Interpretation verschiedener Variablen.

Optimierung des maschinellen Lernens: Die Normalisierung erleichtert die schnellere Konvergenz von Machine-Learning-Algorithmen, indem sie die Skala der Variablen verkleinert und so hilft, schneller zuverlässige und konsolidierte Ergebnisse zu erhalten.

Verbesserte Stabilität der Modelle: Die Normalisierung verringert die Auswirkungen von Extremwerten (Ausreißern) und macht die Modelle stabiler und widerstandsfähiger gegen Datenschwankungen.

Verbesserung der Interpretierbarkeit: Die Datennormalisierung erleichtert die Interpretation der Koeffizienten und macht die Analyse verständlicher.

Welche Methoden werden für die Normalisierung der Daten verwendet?

 

Es gibt mehrere Methoden zur Normalisierung von Daten, aber zwei stechen aus der Masse heraus, angefangen bei der Min-Max-Scaling-Methode. Sie beruht auf dem Prinzip, dass die Werte einer Variablen so skaliert werden, dass sie in einem bestimmten Bereich liegen, in der Regel zwischen 0 und 1. Diese Technik ist besonders nützlich, wenn Sie die lineare Beziehung zwischen den Originalwerten beibehalten möchten.

Eine andere Methode, die sogenannte Z-Score-Normalisierung, ist eine Technik, die eher dem Gebot der Standardisierung entspricht. Sie transformiert die Werte einer Variablen so, dass sie einen Mittelwert von 0 und eine Standardabweichung von 1 haben. Anders als bei der Min-Max-Normalisierung gibt es bei der Standardisierung keine spezifische Ober- oder Untergrenze für die transformierten Werte. Diese Technik wird empfohlen, wenn die Variablen stark unterschiedliche Skalen haben, da sie die Daten um den Wert Null zentriert und anhand der Standardabweichung skaliert.

Im Hinblick auf die Normalisierung von Daten können auch andere Methoden in Betracht gezogen werden, die jedoch seltener eingesetzt werden. Merken Sie sich jedoch die Normalisierung durch Dezimalstellen (Decimal Scaling) oder die Normalisierung durch Einheitsvektoren (Unit Vector Scaling).

Bei der Normalisierung durch Dezimalstellen wird jeder Wert einer Variablen durch eine Zehnerpotenz entsprechend der Anzahl der signifikanten Stellen dividiert. Dadurch wird das Komma nach links verschoben, sodass die höchstwertige Stelle links von der Dezimalstelle steht. Diese Technik passt die Werte so an, dass sie in einem kleineren Intervall liegen, und vereinfacht dadurch die Berechnungen.

Die Normalisierung durch Einheitsvektoren wird im Bereich des maschinellen Lernens verwendet. Dabei wird jeder Wert eines Datenvektors durch die euklidische Norm des Vektors geteilt wird, wodurch der Vektor in einen Einheitsvektor (mit der Länge 1) umgewandelt wird. Diese Technik wird häufig in Algorithmen verwendet, die Abstände oder Ähnlichkeiten zwischen Vektoren berechnen.

Was ist der Unterschied zwischen der Normalisierung und der Standardisierung von Daten?

 

Die Normalisierung von Daten (Data Normalization) und die Standardisierung von Daten (Data Standardization) befassen sich beide mit der Herausforderung der Repräsentativität von Daten, jedoch aus unterschiedlichen Perspektiven. Obwohl es sich in beiden Fällen um Techniken zur Skalierung von Daten handelt, unterscheiden sie sich in der Art und Weise, wie sie die Werte von Variablen umwandeln.

Die Standardisierung transformiert die Werte einer Variablen so, dass sie einen Mittelwert von 0 und eine Standardabweichung von 1 haben. Im Gegensatz zur Normalisierung wird bei der Standardisierung kein bestimmter Bereich für die transformierten Werte festgelegt. Die Standardisierung ist nützlich, wenn die Variablen stark unterschiedliche Skalen haben, und sie ermöglicht es, die Daten um den Wert Null zu zentrieren und in Bezug auf die Standardabweichung zu skalieren, was die Interpretation der Koeffizienten in einigen Modellen erleichtern kann. Abhängig von der Art Ihrer Daten und den Erkenntnissen, die Sie aus ihnen gewinnen möchten, ist mal eine Datennormalisierung, mal eine Datenstandardisierung erforderlich.

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