数据分析
参考 python数据分析与挖掘实战-张良均著
数据探索
数据质量分析
- 缺失值分析
- 异常值分析
- 一致性分析
- 使用箱形图检验异常值，可以看到数据分布区间的大致情况，以及1/4值、1/2值和3/4值的价值。
[En]
using the box chart to test the outliers, we can see the general situation of the distribution range of the data, and the worthiness of 1max 4 value, 1max 2 value and 3pm 4 value.
代码：
-*- coding: utf-8 -*-import pandas as pdcatering_sale = '../data/catering_sale.xls' # 餐饮数据data = pd.read_excel(catering_sale, index_col = u'日期') # 读取数据，指定“日期”列为索引列print(data.describe())import matplotlib.pyplot as plt # 导入图像库plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 用来正常显示中文标签plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 用来正常显示负号plt.figure() # 建立图像p = data.boxplot(return_type='dict') # 画箱线图，直接使用DataFrame的方法x = p['fliers'][0].get_xdata() # 'flies'即为异常值的标签y = p['fliers'][0].get_ydata()y.sort() # 从小到大排序，该方法直接改变原对象'''用annotate添加注释其中有些相近的点，注解会出现重叠，难以看清，需要一些技巧来控制以下参数都是经过调试的，需要具体问题具体调试。'''for i in range(len(x)): if i>0: plt.annotate(y[i], xy = (x[i],y[i]), xytext=(x[i]+0.05 -0.8/(y[i]-y[i-1]),y[i])) else: plt.annotate(y[i], xy = (x[i],y[i]), xytext=(x[i]+0.08,y[i]))plt.show() # 展示箱线图数据预处理阶段
数据清洗：
- 缺失值处理
- 3种方式：
1.删除该行数据，
2.数据插补（均值/中位数/众数插补、使用固定值、最近临插补、回归方法、插值法（拉格朗日插值法）参考地址：https://www.cnblogs.com/hjk-airl/p/15766870.html），
3.不处理 - 异常值处理
- 常用方法
- 删除含有异常值的数据
- 视为缺失值
- 平均值修正
- 不处理
数据变换
- 简单功能板换(平方、平方、对数、差)
[En]
simple function board exchange (square, square, logarithm, difference)*
- 规范化
数据规范化代码
-*- coding: utf-8 -*-
import pandas as pd
import numpy as np
datafile = '../data/normalization_data.xls' # 参数初始化
data = pd.read_excel(datafile, header = None) # 读取数据
print(data)
(data - data.min()) / (data.max() - data.min()) # 最小-最大规范化
(data - data.mean()) / data.std() # 零-均值规范化
data / 10 ** np.ceil(np.log10(data.abs().max())) # 小数定标规范化
数据属性规约
- 常用方法：决策树归纳、主成分分析
[En]
Common methods: decision tree induction, principal component analysis
主成分分析PCA代码*主要作用降维
#主成分分析 降维import pandas as pd#参数初始化inputfile = '../data/principal_component.xls'outputfile = '../tmp/dimention_reducted.xls' #降维后的数据data = pd.read_excel(inputfile, header = None) #读入数据from sklearn.decomposition import PCAa = 4pca = PCA()#降低到的4维度PCA(copy=True,n_components=None,whiten=False)#copy=Ture不改变原始数据pca.fit(data)#训练low_d = pca.transform(data)##降低他的维度print(pca.components_) #返回模型的各个特征向量print(low_d)print(pca.explained_variance_ratio_) #返回各个成分各自的方差百分比挖掘建模
分类与预测
-回归分析、决策树、人工神经网络、贝叶斯网络、支持向量机
逻辑回归代码logistic
-*- coding: utf-8 -*-
代码5-1
import pandas as pd
from sklearn.linear_model import LogisticRegression as LR
参数初始化
filename = '../data/bankloan.xls'
data = pd.read_excel(filename)
x = data.iloc[:,:8].values
y = data.iloc[:,8].values
lr = LR(max_iter=5000) # 建立逻辑回归模型
lr.fit(x, y) # 用筛选后的特征数据来训练模型
print('模型的平均准确度为：%s' % lr.score(x, y))
神经网络分类
-*- coding: utf-8 -*-
import pandas as pd
参数初始化
inputfile = '../data/sales_data.xls'
data = pd.read_excel(inputfile, index_col = '序号') # 导入数据
数据是类别标签，要将它转换为数据
用1来表示“好”“是”“高”这三个属性，用0来表示“坏”“否”“低”
data[data == '好'] = 1
data[data == '是'] = 1
data[data == '高'] = 1
data[data != 1] = 0
x = data.iloc[:,:3].astype(int)
y = data.iloc[:,3].astype(int)
from tensorflow.python.keras.models import Sequential
from tensorflow.python.keras.layers.core import Dense, Activation
model = Sequential() # 建立模型
model.add(Dense(input_dim = 3, units = 64))
model.add(Activation('relu')) # 用relu函数作为激活函数，能够大幅提供准确度
model.add(Dense(input_dim = 64, units = 1))
model.add(Activation('sigmoid')) # 由于是0-1输出，用sigmoid函数作为激活函数
model.compile(loss = 'binary_crossentropy', optimizer = 'adam')
编译模型。由于我们做的是二元分类，所以我们指定损失函数为binary_crossentropy，以及模式为binary
另外常见的损失函数还有mean_squared_error、categorical_crossentropy等，请阅读帮助文件。
求解方法我们指定用adam，还有sgd、rmsprop等可选
model.fit(x, y, epochs = 100, batch_size = 10) # 训练模型，学习一千次
yp = model.predict_classes(x).reshape(len(y)) # 分类预测
from cm_plot import * # 导入自行编写的混淆矩阵可视化函数
cm_plot(y,yp).show() # 显示混淆矩阵可视化结果
聚类分析
- 常用方法：划分方法（k-means聚类算法）、层次分析方法
-*- coding: utf-8 -*-
import pandas as pd
参数初始化
inputfile = '../data/consumption_data.xls' # 销量及其他属性数据
outputfile = '../tmp/data_type.xls' # 保存结果的文件名
k = 3 # 聚类的类别
iteration = 500 # 聚类最大循环次数
data = pd.read_excel(inputfile, index_col = 'Id') # 读取数据
data_zs = 1.0*(data - data.mean())/data.std() # 数据标准化
from sklearn.cluster import KMeans
model = KMeans(n_clusters = k, max_iter = iteration,random_state=1234) # 分为k类，并发数4
model.fit(data_zs) # 开始聚类
简单打印结果
r1 = pd.Series(model.labels_).value_counts() # 统计各个类别的数目
print(r1)
r2 = pd.DataFrame(model.cluster_centers_) # 找出聚类中心
print(r2)
r = pd.concat([r2, r1], axis = 1) # 横向连接（0是纵向），得到聚类中心对应的类别下的数目
r.columns = list(data.columns) + ['类别数目'] # 重命名表头
print(r)
详细输出原始数据及其类别
r = pd.concat([data, pd.Series(model.labels_, index = data.index)], axis = 1) # 详细输出每个样本对应的类别
r.columns = list(data.columns) + ['聚类类别'] # 重命名表头
r.to_excel(outputfile) # 保存结果
print(r)
def density_plot(data): # 自定义作图函数
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 用来正常显示中文标签
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 用来正常显示负号
p = data.plot(kind='kde', linewidth = 2, subplots = True, sharex = False)
[p[i].set_ylabel('密度') for i in range(k)]
plt.legend()
return plt
pic_output = '../tmp/pd' # 概率密度图文件名前缀
for i in range(k):
density_plot(data[r['聚类类别']==i]).savefig('%s%s.png' %(pic_output, i))
density_plot(data[r['聚类类别'] == i]).show()
from sklearn.manifold import TSNE
tsne = TSNE(random_state=105)
tsne.fit_transform(data_zs) # 进行数据降维
tsne = pd.DataFrame(tsne.embedding_, index = data_zs.index) # 转换数据格式
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 用来正常显示中文标签
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 用来正常显示负号
不同类别用不同颜色和样式绘图
d = tsne[r['聚类类别'] == 0]
plt.plot(d[0], d[1], 'r.')
d = tsne[r['聚类类别'] == 1]
plt.plot(d[0], d[1], 'go')
d = tsne[r['聚类类别'] == 2]
plt.plot(d[0], d[1], 'b*')
plt.show()
在这里推荐两个好用的网站
scikit-learn中文社区:https://scikit-learn.org.cn/
包含七种启发式算法的代码库文档：https://scikit-opt.github.io/scikit-opt/#/zh/README
第一个
第二个
Original: https://www.cnblogs.com/hjk-airl/p/15773129.html
Author: hjk-airl
Title: 数据分析基本过程-python
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