데이터 전처리는 머신러닝 및 데이터 분석 작업에서 매우 중요한 단계입니다. 이 단계에서는 원시 데이터를 정제하고, 결측치를 처리하며, 이상치를 탐지하고, 데이터를 정규화하는 등 다양한 작업을 수행합니다.

이번 포스트에서는 Apache Commons Math 라이브러리를 사용하여 데이터 전처리를 수행하는 방법에 대해 알아보겠습니다. Apache Commons Math는 자바용 수학 라이브러리로, 다양한 수치 계산 및 통계 기능을 제공합니다.

1. Maven 종속성 추가

Apache Commons Math를 사용하기 위해 먼저 Maven 종속성을 프로젝트에 추가해야 합니다. pom.xml 파일에 다음과 같이 의존성을 추가합니다:

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-math3</artifactId>
    <version>3.6.1</version>
  </dependency>
</dependencies>

2. 데이터 정규화

데이터 정규화는 데이터의 범위를 조절하여 다른 특성들과의 비교를 용이하게 하는 작업입니다. Apache Commons Math의 MinMaxScaler 클래스를 사용하면 데이터를 최소값과 최대값 사이로 스케일링할 수 있습니다.

import org.apache.commons.math3.stat.descriptive.rank.Percentile;
import org.apache.commons.math3.stat.descriptive.summary.Sum;

...

double[] data = {1.0, 2.5, 3.0, 4.3, 5.6};
MinMaxScaler scaler = new MinMaxScaler(0, 1);
double[] scaledData = scaler.scale(data);

위의 예제에서는 MinMaxScaler 클래스를 사용하여 데이터를 0과 1 사이로 스케일링하였습니다.

3. 데이터 결측치 처리

데이터에는 종종 결측치(누락된 값)가 포함되어 있는 경우가 있습니다. Apache Commons Math의 Mean 클래스를 사용하면 결측치를 평균값으로 대체할 수 있습니다.

import org.apache.commons.math3.stat.descriptive.summary.Mean;

...

double[] data = {1.0, 2.5, Double.NaN, 4.3, 5.6};
Mean mean = new Mean();
double meanValue = mean.evaluate(data);

위의 예제에서는 Mean 클래스를 사용하여 결측치가 포함된 데이터의 평균값을 계산하였습니다. Double.NaN은 결측치를 나타내는 특수한 값입니다.

4. 이상치 탐지

이상치는 일반적인 데이터 패턴에서 벗어난 값들을 의미합니다. Apache Commons Math의 OutlierDetector 클래스를 사용하면 이상치를 탐지할 수 있습니다.

import org.apache.commons.math3.stat.descriptive.moment.StandardDeviation;
import org.apache.commons.math3.stat.descriptive.rank.Median;
import org.apache.commons.math3.stat.descriptive.rank.Percentile;
import org.apache.commons.math3.stat.descriptive.summary.Sum;

...

double[] data = {1.0, 2.5, 3.0, 10.0, 5.6};
double[] outliers = OutlierDetector.detectOutliers(data);

위의 예제에서는 OutlierDetector 클래스를 사용하여 데이터에서 이상치 값을 탐지하였습니다.

결론

Apache Commons Math는 데이터 전처리 작업을 위한 다양한 통계 기능을 제공하는 강력한 라이브러리입니다. 이번 포스트에서는 데이터 정규화, 결측치 처리, 이상치 탐지에 대한 예제를 살펴보았습니다. 더 많은 기능과 옵션에 대해서는 Apache Commons Math의 공식 문서를 참조하시기 바랍니다.

• Apache Commons Math 공식 문서